Рис. 1. Ключи для бурильных труб:
а — крюкообразный; б — шарнирный

Рис. 2. Подкладные вилки:
а — подкладная вилка для работы вручную; б — ведущая вилка; в — подкладная вилка для работы с труборазворотом

Рис. 3. Трубодержатели

Крюкообразные ключи предназначены для захвата за прорези ниппелей или замков и используются для страгивания сильно затянутого резьбового соединения.

Подкладная вилка надевается на нижний прорез замка или ниппеля и, опираясь на обсадную трубу, удерживает бурильную колонну над устьем скважины при наращивании снаряда или отсоединении очередной свечи.

Трубодержатели применяются для захвата за гладкую поверхность бурильной трубы при подвешивании колонны ниппельных труб над устьем скважины.

Существуют два типа трубодержателей: секторный и клиновой с педальным управлением.

В корпусе секторного трубодержателя на двух валиках закреплены два стальных сектора, имеющих рабочую поверхность с закаленной насечкой. При опускании секторов благодаря эксцентриситету относительно осей валиков они прочно захватывают бурильную трубу за гладкую поверхность. Подъему гладкоствольной колонны ниппельных труб секторы трубодержателя не препятствуют. Для пропуска колонковой трубы извлекают палец и поворачивают половину корпуса вокруг шарнира.

Клиновой трубодержатель с педальным управлением в корпусе имеет два клиновых плашкодержателя с плашками, рабочая поверхность которых насечена. Плашкодержя,-тели свободно скользят по роликам в наклонных направляющих. Под собственным весом они стремятся занять нижнее положение, при котором плашками захватывается бурильная труба. Педалью поворачивается валик и заклиненными на нем двумя кулачками плашкодержатели с плашками поднимаются. Для пропуска через клиновой трубодержатель колонкового набора плашкодержатели вынимаются.

Элеватором называют присоединяемое к талевой системе устройство для захвата и удержания бурильных труб при спуско-подъемных операциях.

Существуют элеваторы различной конструкции и грузоподъемности.

Серийно выпускаются элеваторы с кольцевым фиксатором грузоподъемностью от 20 до 200 кН.

В корпусе такого элеватора имеется продольный паз с уступом внизу, на который заплечиками прорези опирается ниппель или замок. Подвижное кольцо, находясь в нижнем положении, препятствует выпадению ниппеля или замка из корпуса. Серьгой элеватор подвешивается на крюке талевого каната.

Большое применение в настоящее время имеют элеваторы, конструкции которых предусматривают работу с ними без участия верхового рабочего. Такие элеваторы, называемые полуавтоматическими, подхватывают свечу за наголовник, надеваемый на ее верхний конец, или за кольцевую проточку в муфте замкового соединения.

Работающий с наголовниками элеватор МЗ-50-80-2 (БИ 249-285-000) предназначен для спуска и подъема колонны бурильных труб муфтово-замкового и ниппельного соединений диаметром 42; 50 и 54 мм.

Рис. 4. Наголовник

Наголовник состоит из корпуса, стержня с головкой и фиксирующего винта. На муфту бурильного замка наголовник надевают как обычный элеватор кольцевого типа при верхнем положении стержня, после чего стержень опускают и поворачивают относительно корпуса на 180°. Нижняя часть стержня входит внутрь резьбовой расточки муфты и препятствует отсоединению от нее наголовника.

Корпус элеватора МЗ-50-80-2 имеет внутренюю цилиндрическую расточку с опорным буртом в нижней части для подхватывания свечи за наголовник. Боковой вырез в корпусе перекрывается съемной осью с роликом. Конец оси присоединяется к шкворню, который установлен в корпусе и закреплен гайкой. Для присоединения оси нужно нажать на головку и вставить в отверстие шкворня ось. После освобождения головки пружина вернет ее в исходное положение и закрепит ось в шкворне фиксатором. Защелка, которая может поворачиваться на оси, отжимается пружиной кручения, удерживая ось затвора в закрытом положении. Чтобы открыть затвор, необходимо отжать ролик в сторону корпуса и оттянуть влево защелку. После освобождения ось вместе со шкворнем под действием пружины кручения повернется, открыв вырез корпуса.

К корпусу элеватора пальцами присоединена серьга. Такое соединение позволяет серьге поворачиваться относительно корпуса. Отклонение серьги от вертикальной оси корпуса составляет 5—6° при повороте серьги в сторону выреза корпуса элеватора и 40° — при повороте в противоположную сторону. Верхняя часть серьги через подшипник и гайку соединена с подвеской. Подвеской элеватор соединяется с талевой системой буровой установки и этим обеспечивается вращение элеватора относительно талевого блока во время свинчивания бурильных свечей.

Рис. 5. Кольцевой элеватор

Рис. 6. Полуавтоматический элеватор МЗ-50-80-2

Бурильная колонна поднимается элеватором с отсоединенным затвором. После подъема очередной свечи вырез корпуса элеватора поворачивают в сторону свечеприемника и элеватор опускают. Отражатель 8, скользя по наголовнику, отсоединяет элеватор от свечи.

При спуске бурового снаряда элеватор надевают на нижнюю часть свечи и фиксируют затвором. Корпус поднимаемого элеватора, развернутый под углом к продольной оси свечи, в результате чего муфтовые соединения свободно проходят через его вырез, подхватывает свечу за наголовник.

Полуавтоматический элеватор Э-18/50 грузоподъемностью 180 кН предназначен для проведения спуско-подъемных операций с колонной бурильных труб диаметром 50мм муфтово-замкового соединения без применения наголовников.

Корпус элеватора, шарнирно соединенный с серьгой, имеет центральное отверстие диаметром 70 мм и боковой вырез шириной 55 мм. В корпусе размещены захватно-копирующий механизм и запорное устройство. Бурильная свеча за кольцевую проточку на муфте бурильного замка захватывается двумя кулачками, жестко закрепленными на валиках. Через хвостовики валики связаны с траверсой, отжатой в нижнее положение пружиной. Копир при нижнем положении траверсы тягой опущен и перекрывает сверху центральное отверстие корпуса элеватора. Запорное устройство представляет собой две створки, свободно сидящие на осях 6 и пружинами кручения отведенные в положение, при котором частично перекрывается вырез в корпусе. При нажатии на створки они поворачиваются на осях и углубляются в пазы корпуса, а после снятия с них усилия возвращаются в исходное положение.

Приподняв на оси и повернув на 180°, створки можно поставить в нерабочее положение, при котором пружинами они удерживаются заведенными в пазы корпуса.

Перед спуском труб в скважину створки устанавливают в рабочее положение, и корпус элеватора надевают на нижний конец свечи. Створки пропускают трубу и, вернувшись в исходное положение, фиксируют элеватор на свече. При этом копир отводится свечой в верхнее положение, тягой приподнимает траверсу, которая через хвостовики поворачивает валики. Кулачки заводятся в пазы корпуса. Лебедкой станка элеватор поднимают по свече. При достижении элеватором конца свечи копир соскальзывает с верхнего торца муфты замка и под действием пружины опускается. Валики поворачиваются и кулачки подхватывают свечу под буртик кольцевой канавки на муфте замка. После спуска свечи и установки ее на подкладную вилку элеватор опускают до упора, рукояткой цепи отводят копир в верхнее положение, углубляя кулачки в пазы корпуса, и поднимают освобожденный от свечи элеватор.

Рис. 7. Полуавтоматический элеватор Э-18/50

Перед подъемом бурового снаряда створки устанавливают в нерабочее положение. Элеватор сверху надевают на конец бурильной колонны. Кулачки при этом автоматически захватывают свечу за кольцевую проточку муфты замка. Подняв снаряд на длину свечи и поставив его на подкладную вилку, отвинчивают свечу и ориентируют вырез корпуса элеватора в сторону свечеприемника. После установки свечи в свечеприемник опускают элеватор. Копир отводится свечой в верхнее положение, а кулачки убираются в пазы корпуса. Элеватор, скользя отражателем по свече, отсоединяется от нее и свободно опускается к устью скважины.

При выполнении спуско-подъемных операций с буровым снарядом наиболее трудоемки свинчивание и развинчивание бурильных свечей. Для механизации этих работ и повышения производительности бурения применяют механизмы, называемые труборазворотами.

На рис. 8, а изображен наиболее распространенный в настоящее время труборазворот РТ-1200М. Этот механизм состоит из рамы, служащей для крепления его над устьем скважины, вращателя, представляющего собой двухступенчатый редуктор с цилиндрическими парами шестерен, электродвигателя, сообщающего через редуктор вращательное движение водилу, которое с помощью ведущей вилки передает крутящий момент свече бурильных труб. В промежуточном корпусе размещена упругая втулочно-пальцевая муфта, соединяющая вал электродвигателя с валом редуктора. Цельнолитой корпус редуктора на боковой стенке имеет окно, закрываемое крышкой.

Для свинчивания или развинчивания бурильных труб колонна пропускается через центральное отверстие в корпусе вращателя и подвешивается на специальной подкладной вилке, которая вставляется в нижний прорез муфты замка и опирается на центратор. Ведущая вилка вставляется в прорез ниппеля замка. При включении электродвигателя водило вращает ведущую вилку по часовой стрелке или против нее и свинчивает или развинчивает замок. Муфта, помещенная в корпусе 6, выполняет роль маховика, который своей инерцией способствует начальному срыву резьбы при отвинчивании или затяжке ее при свинчивании бурильных труб.

Механизм РТ-1200М можно применять при бурении как вертикальных, так и наклонных скважин.

Труборазворот РТ-300 с гидравлическим приводом имеет вращатель, представляющий собой двухступенчатый редуктор с цилиндрическими прямозубыми шестернями, смонтированными в алюминиевом корпусе.

Рис. 8. Труборазворот:
а — PT-I200M; 6 – РТ-300

Вращение от гидродвигателя через муфту, выполняющую роль маховика, и редуктор передается водилу.

Для навинчивания и отвинчивания труб бурильная колонна подвешивается на специальной подкладной вилке, которая вставляется в нижнюю прорезь муфты замка и опирается на крышку вращателя. Рукоятка подкладной вилки упирается в один из выступов крышки, удерживая колонну от проворачивания. Ведущая вилка вставляется в прорезь ниппеля замка, и водило при включении гидродвигателя вращает ее, навинчивая или отвинчивая верхнюю свечу.

В процессе проведения спуско-подъемных операций перемещение бурильных свечей между устьем скважины и свече-приемником осуществляется вручную. Для облегчения труда рабочих и сокращения времени на спуско-подъемные операции следует применять свечеукладчики.

Основная группа применяющихся в настоящее время свече-укладчиков перемещает верхний конец свечи, а нижний конец ее переносится на подсвечник вручную. Такие свечеукладчики работают в комплекте со свечеприемниками как с разделением, так и без разделения свечей на отдельные секции,

Свечеукладчики типа «Север-1», СПН-1, СПН-4М и другие, работающие со свечеприемииками без разделения на отдельные секции, не обеспечивают упорядоченной укладки верхних концов свечей и тем самым осложняют процесс подъема элеватора по свече при спуске инструмента в скважину. Поэтому такие свечеукладчики рекомендуется применять при бурении скважин на глубину до 500—600 м при длине бурильной свечи не более 14 м.

Более совершенны свечеукладчики типа ШК-3, ШК-ЗМ, Ш-1, Ш-2, Добропольской ГРП и другие, обеспечивающие упорядоченную укладку верхних концов бурильных свечей с разделением их на отдельные секции. Такие свечеукладчики могут использоваться при бурении скважин на глубину свыше 650 м с длиной свечи 18 м и больше.

Одновременное применение труборазворота, полуавтоматического элеватора и свечеукладчика позволяет решить задачу первого этапа комплексной механизации спуско-подъемных операций, при которой обычная технологическая последовательность выполнения работ сохраняется без изменения. Использование таких комплексов облегчает труд буровой бригады при сокращении ее численного состава, повышает культуру производства, но ускоряет проведение спуско-подъема бурильной колонны незначительно.