RU193312U1

RU193312U1 - UNIVERSAL ELEVATOR FOR PUMP AND COMPRESSOR PIPES AND MOUNT ROD WITH SUB-ELEVATOR BURT

Info

Publication number: RU193312U1
Application number: RU2019124793U
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Зародов; Андрей Рудольфович Векшин
Original assignee: Александр Иванович Зародов; Андрей Рудольфович Векшин
Priority date: 2019-08-01
Filing date: 2019-08-01
Publication date: 2019-10-23

Abstract

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначена для использования в процессе обустройства и капитальном ремонте скважин. Элеватор универсальный для насосно-компрессорных труб и устьевых штанг с подэлеваторным буртом содержит шарнирно-соединенные серьгу и корпус, сменные захваты, установленные в корпусе, рукоятку с рычагом, один конец которой связан с подпружиненным элементом фиксации, на челюстях захвата центрирующий пояс контакта с внутренним диаметром корпуса увеличен до 38 мм, а на наружном диаметре их смыкающихся кромок введены дополнительные площадки. Техническим результатом является увеличение срока службы сменных захватов, а также повышение надежности и уровня безопасной эксплуатации элеватора универсального в целом. 9 ил.The utility model relates to the oil and gas industry and is intended for use in the process of arrangement and overhaul of wells. The universal elevator for tubing and wellhead with a sub-elevator collar contains a pivotally connected earring and housing, interchangeable grips installed in the housing, a handle with a lever, one end of which is connected to a spring-loaded fixing element, on the gripping jaws a centering contact belt with an inner diameter the hull was increased to 38 mm, and additional pads were introduced on the outer diameter of their closing edges. The technical result is to increase the service life of interchangeable grippers, as well as improving the reliability and level of safe operation of the universal elevator as a whole. 9 ill.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначена для использования в процессе обустройства и капитальном ремонте скважин.The utility model relates to the oil and gas industry and is intended for use in the process of arrangement and overhaul of wells.

Известен элеватор, содержащий сменные захваты, имеющие шток с пазом, корпус с пазом для прохода сменных захватов и стойку, шарнирно прикрепленные к корпусу серьгу и рукоятку, ось которой совпадает с центральной осью элеватора в положении его открытия, взаимодействующий со стойкой подпружиненный фиксатор, установленный в рукоятке, и выступ в рукоятке, взаимодействующий с пазом штока [RU 2108440 С1, МПК Е21В 19/06 (1995.01), опубл. 1995]. Стойка расположена на центральной оси элеватора, причем на стойке расстояние h от центральной оси элеватора до края стойки равно длине прохождения постоянно поджатого к плоскости стойки фиксатора от положения открытия до положения закрытия элеватора. Известное решение обеспечивает повышение надежности работы элеватора и облегчает процесс переключения механизма фиксации в закрытое положение элеватора.A well-known elevator containing interchangeable grips having a rod with a groove, a housing with a groove for passage of interchangeable grippers and a rack, an earring and a handle pivotally attached to the housing, the axis of which coincides with the central axis of the elevator in its opening position, a spring-loaded latch mounted in the rack, installed in the handle, and the protrusion in the handle, interacting with the groove of the rod [RU 2108440 C1, IPC ЕВВ 19/06 (1995.01), publ. 1995]. The rack is located on the central axis of the elevator, and on the rack the distance h from the central axis of the elevator to the edge of the rack is equal to the length of the passage of the latch constantly pressed to the plane of the rack from the opening position to the closing position of the elevator. The known solution provides increased reliability of the elevator and facilitates the process of switching the locking mechanism in the closed position of the elevator.

Известен также элеватор, более близкий по технической сущности и достигаемому техническому результату, содержащий шарнирно соединенные корпус и серьгу [RU 66774 U1, МПК Е21В 19/06 (1995.01), опубл. 2007]. В корпусе установлены сменные захваты. В приливе корпуса установлена рукоятка управления, которая торцевой плоскостью прижата к фиксирующей стойке корпуса. В сочленении прилив корпуса - рукоятка установлены два разнесенных подшипниковых узла. Зев в рукоятке увеличен на 20 мм.Also known is the elevator, which is closer in technical essence and the achieved technical result, containing articulated housing and earring [RU 66774 U1, IPC ЕВВ 19/06 (1995.01), publ. 2007]. Interchangeable grips are installed in the housing. In the tide of the casing, a control handle is installed, which is pressed with the end plane to the fixing rack of the casing. In the articulation is the tide of the housing - the handle has two spaced bearing units. The pharynx in the handle is increased by 20 mm.

Недостатками известных конструкций элеватора являются: малая площадь контакта центрирующего пояса челюстей захвата и корпуса; геометрическая форма нижней опорной площадки челюстей захвата, контактирующая с опорной площадкой корпуса элеватора, имеющей на выходе «половину окружности», предопределяет в этом месте повышенные нагрузки на передние кромки корпуса и передние смыкающиеся кромки челюстей захвата, особенно при максимальном весе колонны насосно-компрессорных труб при спуско-подъемных операциях.The disadvantages of the known designs of the elevator are: a small contact area of the centering belt of the jaws of the grip and the body; the geometrical shape of the lower supporting platform of the jaw jaws in contact with the supporting platform of the elevator casing, which has a half-circle output, predetermines in this place increased loads on the front edges of the housing and the front closing edges of the jaw jaws, especially at the maximum weight of the tubing string at hoisting operations.

Как показывает многолетний опыт эксплуатации известных конструкций элеватора, наибольший механический износ происходит именно по передним кромкам опорной площадки корпуса и по передним смыкающимся кромками челюстей захвата из-за особенностей в этом месте вышеуказанной конструкции. Повышенный локальный механический износ внутреннего диаметра корпуса при возвратно-поступательном движении захвата для раскрытия-закрытия его челюстей, происходит за счет трения-скольжения по нему центрирующего пояса с недостаточной площадью контактов. Данные факторы механического износа снижают срок службы элеватора в целом, так как одними из критериев вывода его из эксплуатации являются: величина диаметрального зазора между центрирующим поясом захвата и внутренним диаметром корпуса; величина износа толщины нижней опорной поверхности корпуса; величина износа торцевой опорной поверхности захвата под муфту.As the long-term experience of operating the known elevator designs shows, the greatest mechanical wear occurs precisely on the front edges of the support platform of the body and on the front closing edges of the jaws of the grip due to the features in this place of the above design. Increased local mechanical wear of the inner diameter of the housing during the reciprocating motion of the gripper for opening and closing its jaws occurs due to friction-sliding along it of a centering belt with insufficient contact area. These factors of mechanical wear reduce the life of the elevator as a whole, since one of the criteria for decommissioning it is: the diameter of the diametrical clearance between the centering grip belt and the inner diameter of the housing; the amount of wear of the thickness of the lower supporting surface of the housing; the amount of wear on the end support surface of the grip under the coupling.

Предлагаемая конструкция элеватора устраняет вышеуказанные недостатки.The proposed design of the elevator eliminates the above disadvantages.

Техническим результатом является увеличение срока службы корпуса, сменных захватов, а также повышение надежности и уровня безопасной эксплуатации элеватора универсального в целом.The technical result is to increase the service life of the housing, removable grippers, as well as improving the reliability and level of safe operation of the universal elevator as a whole.

Указанный технический результат достигается тем, что в элеваторе универсальном для насосно-компрессорных труб и устьевых штанг с подэлеваторным буртом, содержащим шарнирно-соединенные серьгу и корпус, сменные захваты, установленные в корпусе, рукоятку с рычагом, один конец которого связан с подпружиненным элементом фиксации, новым является то, что центрирующий пояс контакта челюстей захвата с внутренним диаметром корпуса увеличен до 38 мм, а нижняя опорная площадка челюстей захвата выполнена с дополнительными приливами, позволяющими увеличить площадь его опоры на корпусе и рационально перераспределить нагрузку.The specified technical result is achieved by the fact that in the elevator universal for tubing and wellhead with an elevator collar containing articulated earring and housing, interchangeable grippers installed in the housing, a handle with a lever, one end of which is connected with a spring-loaded fixing element, new is that the centering contact belt of the jaws of the grip with the inner diameter of the body is increased to 38 mm, and the lower supporting area of the jaws of the grip is made with additional tides, allowing Jelic area of its bearing on the case, and redistribute the load efficiently.

На фиг. 1 представлен общий вид элеватор, на фиг. 2 показан элеватор на виде сверху захват в положении рукоятки «Открыто», но не выведен из корпуса, на фиг. 3 представлен общий виде разрезом, на фиг. 4 представлен захват, вид сбоку с увеличенным центрирующим поясом контакта, на фиг. 5 представлен захват с дополнительными опорными площадками, на фиг. 6 представлены челюсти захватов с распределением величин линейных деформаций от приложенной нагрузки в конструкциях известных элеваторов, на фиг. 7 представлены челюсти захватов с дополнительными опорными площадками и распределением величин линейных деформаций от той же приложенной нагрузки в предлагаемой конструкции элеватора. На фиг. 8 представлен корпус с распределением величин линейных деформаций от приложенной через захват (фиг. 6) нагрузки в конструкциях известных элеваторов, на фиг. 9 представлен корпус с распределением величин линейных деформаций от той же приложенной через новый захват (фиг. 7) нагрузки в предлагаемой конструкции элеватора.In FIG. 1 is a general view of the elevator; FIG. 2 shows the elevator in a top view of the grip in the handle position “Open”, but not pulled out of the housing, in FIG. 3 is a sectional perspective view; FIG. 4 shows a grip, a side view with an enlarged centering contact belt, in FIG. 5 shows a gripper with additional supporting pads, in FIG. 6 shows the jaws of the grippers with a distribution of linear deformations from the applied load in the structures of known elevators, FIG. 7 shows the jaws of the grippers with additional supporting platforms and the distribution of linear strain values from the same applied load in the proposed elevator design. In FIG. Fig. 8 shows a housing with a distribution of linear deformations from the load applied through the gripper (Fig. 6) in the structures of known elevators, in Fig. 9 shows a housing with a distribution of linear strains from the same load applied through a new grip (FIG. 7) in the proposed elevator design.

Элеватор универсальный для насосно-компрессорных труб и устьевых штанг с подэлеваторным буртом состоит из следующих основных узлов и деталей в соответствии с фиг. 1; 2; 3; 4: корпуса 1, серьги 2, запорной рукоятки 3, сменных захватов 4 для различных типоразмеров насосно-компрессорных труб и устьевых штанг, пальцев 5, шайбы 9, шплинтов 8, направляющих 6, 7, гайки, стопорной шайбы 10, 11.The universal elevator for tubing and wellhead with a sub-elevator shoulder consists of the following main units and parts in accordance with FIG. one; 2; 3; 4: housings 1, earrings 2, locking handle 3, interchangeable grippers 4 for various sizes of tubing and wellhead, fingers 5, washer 9, cotter pins 8, guides 6, 7, nuts, lock washers 10, 11.

Захват 4 (фиг. 2) является легкосменным инструментом и с соответствующим изменением диаметра отверстия под трубу Дт (фиг. 5) или устьевую штангу Д_ш, позволяет производить спуско-подъемные операции на скважине размерного ряда насосно-компрессорных труб 89; В73, 73, В60, 60, В48, 42, 33, В33, устьевых штанг с подэлеваторным буртом диаметром 16-19, 22-25 мм.Capture 4 (Fig. 2) is an easily replaceable tool and with a corresponding change in the diameter of the hole for the pipe Дт (Fig. 5) or wellhead rod D _w , it is possible to carry out tripping operations on the well of the size range of tubing 89; B73, 73, B60, 60, B48, 42, 33, B33, wellheads with a sub-elevator collar with a diameter of 16-19, 22-25 mm.

В предлагаемой конструкции элеватора значительно увеличена ширина центрирующего пояса 12 челюстей захвата 4 с 19 мм до 38 мм (фиг. 4) путем изменения выступающего прилива в заготовке - отливке челюсти. Это позволяет увеличить площадь контакта трения-скольжения центрирующего пояса 12 челюстей захвата 4 (фиг. 4) с внутренним диаметром корпуса 1 элеватора и, как следствие, снижает интенсивность локального механического износа, что в свою очередь увеличивает срок службы корпуса и захвата, так как одним из критериев вывода элеватора из эксплуатации обозначена величина зазора между этими трущимися поверхностями.In the proposed design of the elevator, the width of the centering belt of the 12 jaw jaws 4 is significantly increased from 19 mm to 38 mm (Fig. 4) by changing the protruding tide in the workpiece - casting the jaw. This allows you to increase the contact area of the friction-sliding centering belt 12 of the jaw of the grip 4 (Fig. 4) with the inner diameter of the housing 1 of the elevator and, as a result, reduces the intensity of local mechanical wear, which in turn increases the service life of the housing and grip, as one from the criteria for the decommissioning of the elevator out of operation, the gap between these rubbing surfaces is indicated.

На челюсти захвата 4 введены дополнительные опорные площадки 13 (фиг. 5), позволяющие перераспределить приложенную максимальную нагрузку, уменьшить ее величину в опасных точках контакта челюстей захвата с опорной площадкой корпуса. Опасными локальными местами контакта являются кромки смыкания челюстей по внутреннему диаметру и крайние кромки корпуса из-за геометрической формы «половины окружности». Это подтверждают результаты моделирования напряженно-деформированного состояния челюстей захватов и корпуса элеватора без площадок (фиг. 6, фиг. 8) и с дополнительными опорными площадками (фиг. 7, фиг. 9).On the jaw of the gripper 4, additional support pads 13 were introduced (Fig. 5), which allowed to redistribute the applied maximum load, to reduce its value at the dangerous points of contact between the jaw of the gripper and the support platform of the body. Dangerous local contact points are the jaw closure edges along the inner diameter and the extreme edges of the body due to the geometric shape of the “half circle”. This is confirmed by the results of modeling the stress-strain state of the jaws of the jaws and the elevator body without platforms (Fig. 6, Fig. 8) and with additional supporting platforms (Fig. 7, Fig. 9).

Расчеты линейных перемещений элеватора в сборе производились с использованием программного пакета ANSYSAcademicMultiphysics при нагрузке 80 тонн. В первом случае - элеватор с известной конструкцией челюстей захвата, во втором - с увеличенной шириной центрирующего пояса и дополнительными опорными площадками. Сравнение линейных перемещений (линейных деформаций) захвата в известном варианте (фиг. 6) и в предлагаемой конструкции (фиг. 7) показывает, что в обоих случаях наибольшее перемещение наблюдается у захвата в месте смыкания челюстей из-за того, что захват контактирует с опорной площадкой корпуса, а так как опорная площадка имеет форму «половина окружности» внутренняя часть захвата «висит в воздухе». Однако в предлагаемой конструкции максимальные линейные перемещения смыкающихся кромок захвата ниже, более чем на 20%, что приводит к перераспределению линейных перемещений корпуса, сравнение которых показано на фиг. 8 и 9. Как показано на фиг. 8 и 9 характер максимальных перемещений аналогичен все по той же причине: на нижней площадке корпуса, кромки его расположены удаленно от стенок основного корпуса, они не имеют под собой ни какой опоры и конструктивно корпус имеет вид разомкнутого цилиндра, из-за этого наблюдаются максимальные перемещения именно в этом месте. Однако максимальные линейные перемещения корпуса за счет изменения конструкции челюстей захвата также снизились более чем на 20%.The linear displacement of the elevator assembly was calculated using the ANSYSAcademicMultiphysics software package at a load of 80 tons. In the first case - an elevator with a known construction of the jaws of the grab, in the second - with an increased width of the centering belt and additional supporting platforms. A comparison of the linear displacements (linear deformations) of the grip in the known embodiment (Fig. 6) and in the proposed design (Fig. 7) shows that in both cases the greatest displacement is observed at the grip at the jaw closure because the grip contacts the support the platform of the body, and since the reference platform has the shape of "half a circle" the inner part of the capture "hangs in the air." However, in the proposed design, the maximum linear displacements of the locking edges of the grip are lower by more than 20%, which leads to a redistribution of linear displacements of the housing, a comparison of which is shown in FIG. 8 and 9. As shown in FIG. 8 and 9, the nature of the maximum displacements is similar for the same reason: on the lower platform of the casing, its edges are located remotely from the walls of the main casing, they have no support underneath and structurally the casing has the form of an open cylinder, because of this, maximum displacements are observed in this place. However, the maximum linear displacement of the housing due to changes in the design of the jaws of the capture also decreased by more than 20%.

Таким образом, предложенная конструкция челюстей захватов с увеличенной шириной центрирующего пояса и увеличенной, за счет приливов, опорной площади на нижнюю поверхность корпуса снижает интенсивность механического износа контактирующих поверхностей и, как следствие, позволяют увеличить срок служб и надежность элеватора в целом.Thus, the proposed design of the jaws of the jaws with an increased width of the centering belt and increased, due to tides, the supporting area on the lower surface of the housing reduces the intensity of mechanical wear of the contacting surfaces and, as a result, allows to increase the service life and reliability of the elevator as a whole.

Claims

Элеватор универсальный для насосно-компрессорных труб и устьевых штанг с подэлеваторным буртом, содержащий шарнирно-соединенные серьгу и корпус, сменные захваты, установленные в корпусе, рукоятку с рычагом, один конец которой связан с подпружиненным элементом фиксации, отличающийся тем, что на челюстях захвата центрирующий пояс контакта с внутренним диаметром корпуса увеличен до 38 мм, а на наружном диаметре их смыкающихся кромок введены дополнительные опорные площадки.Universal elevator for tubing and wellhead with a sub-elevator collar, containing articulated earring and housing, interchangeable grippers installed in the housing, a handle with a lever, one end of which is connected to a spring-loaded fixing element, characterized in that the jaws are centered the contact belt with the inner diameter of the housing is increased to 38 mm, and additional bearing pads are introduced on the outer diameter of their contact edges.