Повышение удерживающей способности зажимных элементов

Abstract

An analysis of the discarded drill pipes that had been used in wedge grips has revealed that the main reason for pipe rejection is the reduction of a pipe wall as a result of plastic deformations, due to damaging the pipe surface by the die teeth. The long-term exposure to loads results in the plastic deformations of cylindrical parts, which could lead to unacceptable damage and distortion of the shape. In the oil industry, when drilling and casing pipes are clamped, stresses over some areas in the capture zone exceed the fluidity limit. Multiple clamps of the pipe could reduce the wall of the pipe in the capture area, which leads to premature failure of the pipe. Pipe crumpling occurs not immediately when the load is applied but gradually, by local plastic deformity of the pipe at various points in length and circumference, where the stresses exceed the limit of the fluidity of the pipe material. In order to prevent unacceptable deformations of pipes during hoisting operations, we have considered the possibilities to reduce loads.In this regard, special attention has been paid to the design of clamping jaws that provide the increased retention capacity and the technology of their manufacture. The greatest retention capacity is ensured by jaws with an oblique intersecting notch. In such jaws, the teeth of the notch are arranged chequerwise. This makes it possible to exclude the formation of vertical grooves on the body of the pipe due to slippage induced by the axial load. However, the manufacture of such notches at the inner cylindrical surface of clamping jaws is associated with some difficulties. This relates to that there are no standard tools for making such notched surfaces of complex configuration. The result of our research is the designed and manufactured special tool, as well as the technology for its fabrication. That has made it easier to cut the notches on clamping jaws that ensure the reliable capture of drill pipesАнализ отбракованных бурильных труб, работавших в клиновых захватах, показал, что основной причиной отбраковки труб является уменьшение стенки трубы в результате пластических деформаций, из-за повреждений поверхности трубы зубьями плашек. При длительном воздействии нагрузок происходят пластические деформации цилиндрических деталей, что может привести к недопустимым повреждениям и искажениям формы. В нефтяной промышленности при зажиме бурильных и обсадных труб напряжения на некоторых участках в зоне захвата превосходят предел текучести. При многократных зажимах трубы может произойти уменьшение стенки трубы в области захвата, что приводит к преждевременному выходу трубы из строя. Смятие трубы происходит не сразу при приложении нагрузки, а постепенно местным пластическим деформированием трубы в различных точках по длине и окружности, где напряжения превосходят предел текучести материала трубы. С целью предотвращения недопустимых деформаций труб в процессе спускоподъемных операций были рассмотрены возможности уменьшения нагрузок.В связи с этим особое внимание было уделено конструкции зажимных губок, обеспечивающих повышенную удерживающую способность, и технологии их изготовления. Наибольшую удерживающую способность обеспечивают губки с косой перекрещивающейся насечкой. В таких губках зубья насечки располагаются в «шахматном» порядке. Это позволяет исключить образование вертикальных канавок на теле трубы вследствие проскальзывания ее от осевой нагрузки. Однако изготовление таких насечек на внутренней цилиндрической поверхности зажимных губок вызывает определенные трудности. Это связано с тем, что нет стандартных инструментов для изготовления таких насеченных поверхностей сложной конфигурации. В результате проведенного исследования был сконструирован и изготовлен специальный инструмент, и разработана технология его изготовления. Это позволило облегчить процесс нарезания на зажимных губках насечек, обеспечивающих надежный захват бурильных тру