2.5 Механизмы для свинчивания и развинчивания труб и штанг

Автоматы типа АПР (рис. 10) предназначены для механизации операций по свинчиванию и развинчиванию, а также для автоматизации по захвату, удержанию на весу, освобождению и центрированию колонны НКТ [7].

Рис. 10 - Автомат АПР-2ВБМ:

1 – корпус автомата; 2 – червячное колесо; 3 – клиньевая подвеска; 4 – корпус клина; 5 – плашка; 6 ‑ опорный фланец; 7 – водило; 8 – вал вилки включения маховика; 9 – электроинерционный привод; 10 – ось балансира; 11 – направление клиньевой подвески; 12 – центратор; 13 – пьедестал центратора; 14 – фиксатор центратора

Состоят из блоков: электродвигателя, вращателя с водилом, спайдера, центратора. При работе с АПР используются трубные КОТ, КТГ и стопорные КСМ ключи, элеваторы ЭГ и подкладные вилки, а также элеваторы ЭТА и трубные ключи КТГУ-М и КТД. Для механизации процесса свинчивания и развинчивания насосных штанг применяют штанговые ключи АШКТМ, КМШЭ, КАРС (автоматические и механические ключи), принцип аналогичен АПР [7].

Ключи механические универсальные КМУ применяют при текущем ремонте скважин для механизации операций по свинчиванию и развинчиванию НКТ с удержанием на весу и центрированием колонны труб. Наибольшее применение ключ получил при ремонте скважин с погружными центробежными электронасосами. Ключи КМУ-50, КМУ-ГП-50, КМУ-32 имеют электрический инерционный взрывобезопасный с питанием от промысловой сети привод [7].

Универсальный механический ключ КМУ-50 (рис. 11) состоит из блока вращателя с электроприводом, спайдера с блоком клиньев и блока управления электроприводом.

Рис. 11 - Ключ механический универсальный КМУ-50:

1 – блокировочная рукоятка; 2 – механизм совмещения прорезей рабочей шестерни и корпуса; 3 ‑ водило; 4 – редуктор; 5 – электропривод; 6 – сменный механизм; 7 – кронштейн; 8 ‑ вращатель; 9 – спайдер

Вращатель - двухступенчатый редуктор с прямозубой цилиндрической передачей, рабочим органом которого является разрезное колесо с установленным на нем водилом. Корпус вращателя и разрезное колесо имеют прорезь для пропуска насосно-компрессорных труб.

Вращатель с электроприводом прикреплен быстросъемными зажимами к поворотной стойке, состоящей из плиты-кронштейна, приваренного к спайдеру.

Инерционное устройство позволяет регулировать величину крутящего момента на водиле ключа путем установки соответствующих сменных маховиков. Управление электроприводом - посредством пускателя и кнопочного поста управления.

Техническая характеристика

Максимальная нагрузка на спайдере, кН 490

Максимальный крутящий момент на водиле

ключа при развинчивании, Нм 4410

Частота вращения водила, мин^-1 60

Диаметр захватываемых труб, мм 48; 60; 73; 89

Габариты, мм 960590960

Масса, кг:

- ключа в собранном виде     360

- полного комплекта 425

Полуавтоматический спайдер состоит из разрезного корпуса, сменных блоков клиньев для труб диаметром 60; 73 и 89 мм, рукоятки управления и хомута. К корпусу спайдера приварен кронштейн для установки вращателя.

Спайдеры предназначены для автоматизации операций по захвату, удержания на весу, освобождения и центрирования колонны насосно-компрессорных или бурильных труб в процессе спуска их в скважину. На рис. 12 показан автоматический спайдер АСГ-80. Он состоит из корпуса, клиньевой подвески, сменных центраторов и механизма подъема клиньев.

Рис. 12 - Спайдер АСГ-80:

1 – вкладыш центратора; 2 – корпус; 3 – корпус клина; 4 – плашка; 5 – подвеска; 6 – пружина ползуна; 7 – направляющая

Техническая характеристика спайдера АСГ -80

Условный диаметр захватываемых труб, мм 60, 73.89

Грузоподъемность, т 80

Габариты, мм:

- длина 380

- ширина 335

- высота 365

Масса, кг:

- спайдера с подвеской и вкладышем

- центратора для труб диаметром 73 мм 67

- полного комплекта 135

Механический гидроприводной ключ КПР-12 (рис. 13) предназначен для свинчивания и развинчивания насосно-компрессорных и бурильных труб в процессе выполнения спуско-подъемных операций при текущем и капитальном ремонте скважин.

Рис. 13 - Ключ подвесной разрезной КПР-12:

1 – стопор; 2 – ключ; 3 – створка; 4 – упор; 5 ‑ ограничитель ключа и стопора; 6 – болт регулировочный; 7 – рукоятка подъема; 8 ‑ гидроподъемник; 9 – амортизатор; 10 – серьга; 11 ‑ винт; 12 – подвеска; 13 – гидрораскрепитель; 14 ‑ ограничитель крутящего момента; 15 – рукоятка переключения скоростей; 16 - гидрорукав

Состоит из следующих основных узлов: трубного ключа, производящего свинчивание и развинчивание с расчетным крутящим моментом; гидравлической насосной станции, создающей требуемые расход и давление масла в гидросистеме, и подвески ключа с гидроподъемником и амортизатором.

Ключ представляет собой двухскоростной цилиндрический редуктор с разрезной рабочей шестерней, в которой устанавливаются сменные захваты. Комплектуется объемным стопорным устройством.

Гидравлическая насосная станция - электроприводная, соединяется с ключом гидравлическими рукавами высокого давления; устанавливается на расстоянии до 10 м от скважины. Она оснащена ограничителем крутящего момента и предохранительным гидроклапаном.

Техническая характеристика

Условный диаметр свинчивания и

развинчиваемых труб, мм:

- насосно-компрессорных 60114

- бурильных 7389

Максимальный крутящий момент, кНм 12

Диапазон изменения крутящего момента, кНм 0,912

Мощность привода, кВт 18

Частота вращения, мин^-1:

- на высшей передаче 75

- на низшей передаче 25

Расход рабочей жидкости, л/мин 140

Габариты, мм:

- ключа 930560615

- станции гидропривода СГП-140/16 12001010939

Масса, кг:

- ключа с захватом под трубу диаметром 73 мм 315

- станции гидропривода СГП-140/16 540

Ключ трубный типа КТЛ (рис. 14) предназначен для свинчивания и развинчивания насосно-компрессорных труб (НКТ) и замков бурильных труб механизированным, а также ручным способом при текущем и капитальном ремонте скважин.

Обеспечивает надежный захват НКТ, сохранность НКТ от деформаций.

Обладает по сравнению с ключами типа КТГУ в зависимости от типоразмера:

- меньшей на 2043% массой;

- большим на 174% передаваемым моментом раскрепления НКТ;

- повышенной в 5-10 раз стойкостью сухарей;

- повышенным в 3 раза сроком службы.

Рис. 14 - Ключ трубный КТЛ:

1 – рукоятка; 2 – ось; 3 – пружина; 4 – скоба; 5 – челюсть; 6 – ось; 7 – сухарь; 8 – ручка

Таблица 5 - Техническая характеристика ключей

Показатели	Шифр ключей
	КТЛ-33	КТЛ-48	КТЛ-60	КТЛ-73	КТЛ-89	КТУ-95	КТУ-108
Условный диаметр НКТ, мм	33	48	60	73	89	95	108
Максимальный крутящий момент, кНм	2,0	2,5	3,0	4,5	6,0	7,0	8,5
Количество сухарей, шт	1	1	2	2	2	2	2
Габаритные размеры, мм: - длина - ширина - высота	285 130 80	300 135 80	315 165 80	330 165 80	345 190 80	440 203 84,5	455 223 84,5
Масса, кг	2,4	2,7	3,3	3,6	4,0	5,3	6,5

Освоено производство ключей КТЛ-ЗЗ, КТЛ-48, КТЛ-60, КТЛ-73, КТЛ-89, КТУ-95, КТУ-108.

Круговой ключ штанговый КШК (рис. 15) с регулируемыми зажимными плашками применяется для отвинчивания штанг при закрепленном плунжере глубинного насоса. Во время подземного ремонта скважин при заедании плунжера глубинного насоса приходится поднимать трубы вместе со штангами. Так как муфтовые соединения труб не совпадают с соединениями штанг, то после отвинчивания очередной трубы над муфтой, установленной на элеваторе, будет находиться гладкое тело штанги, захват которого штанговым ключом невозможен. В круговом ключе штанги захватываются плашками, имеющими угловые вырезы с зубьями. Одна из плашек неподвижная, прикреплена двумя штифтами к внутренней части ключа, а вторая - подвижная, прикреплена к внутреннему концу зажимного стержня.

Рис. 15 - Ключ круговой штанговый КШК

Техническая характеристика

Диаметр отвинчиваемых штанг, мм 12, 16, 19, 22, 25

Диаметр обода ключа, мм 550

Высота зева, мм 32

Масса, кг 5,5

Таблица 6 - Техническая характеристика цепных ключей

Показатели	КЦО-1	КЦН-1	КЦН-2	КЦН-3
Условный диаметр труб, мм	60114	60114	114146	146245
Допустимое усилие на рукоятке, Н	950	950	1150	1400
Длина цепи, мм	667	667	928	1377
Габариты, мм	680100100	1160100110	1570122135	2100152165
Масса, кг	11,5	14,0	24,0	53,0

Ключи цепные применяются при ручном свинчивании и развинчивании труб различного диаметра.

Ключ состоит из рукоятки, двух шарнирно соединенных щек с зубьями с плоскими шарнирными звеньями. Для придания прочности щеки термически обрабатываются.

Изготавливаются цепные ключи двух типов: КЦН - ключ цепной нормальный, КЦО - облегченный.

Герметизаторы ГУ-48, ГУ-60, ГУ-73 предназначены для герметизации устья в процессе проведения ремонтных работ в скважине.

Область применения:

- спуск-подъем НКТ диаметром 48, 60, 73мм без утечек скважинного флюида на устье при наличии избыточного давления в скважине;

- опрессовка эксплуатационной колонны;

- возможность перехода с прямой промывки на обратную и другие работы, связанные с необходимостью герметизации устья скважины.

Таблица 7 - Техническая характеристика герметизаторов

Показатели	ГУ-48	ГУ-60	ГУ-73
Максимальный диаметр, мм	325	325	325
Высота не более, мм	235	235	235
Диаметр проходного канала, мм	59	76	92
Диаметр уплотняемых НКТ по гладкой части, мм	48	60	73
Диаметр муфт НКТ не более, мм	56	73	89
Рабочее давление, МПа: - статистическое при герметизации гладкой части труб - при пропускании муфт	14 1,0	14 1,0	14 1,0
Температура окружающей среды, С	-40+100	-40+100	-40+100
Масса, кг: - уплотнение под металлическое кольцо, не более - уплотнение под паранитовую прокладку, не более	90 60	90 60	90 60

Отличительные особенности:

- наличие раздвижных металлических опор, перекрывающих кольцевое пространство над уплотнителем.

Преимущества:

- надежная герметизация устья;

- при возникновении затрубного давления автоматически происходит зацепление муфты с раздвижными опорами, что предотвращает выброс труб;

- улучшаются условия труда при ремонте скважин;

- компактность.

Находят применение роторные и кабельные герметизаторы [7].