Механічні трубні і штангові ключі

Механічні трубні ключі працюють в умовах, аналогічних умовам роботи ручних ключів, елеваторів і спайдерів, тому і вимоги, які висуваються до ручного інструменту, повністю відносяться до механічних ключів. Крім того, через складність і високу вартість, до механічних ключів пред'являються вимоги забезпечення можливості роботи з трубами кожного призначення у всьому діапазоні їх типів і діаметрів. Так, трубний ключ для НКТ повинен дозволяти працювати з НКТ діаметрами від 48 мм до 102 мм, тобто у вельми великому діапазоні. У зв'язку з цим особливо важливе гарантування збереження труб в різьбовій частині при згвинченні і тіла труби в зоні захоплення ключем при відгвинчуванні труб мінімальних діаметрів, оскільки привід механічного ключа має моментну характеристику, розраховану на розгвинчування труби найбільшого розміру, тобто розвиває момент, набагато більший гранично допустимого для труби мінімального діаметру.

Раніше наголошувалося, що момент відгвинчування при спуско-підйомних операціях з НКТ завжди більше моменту згвинчення труб.

В обох випадках – і при згвинченні і при відгвинчуванні – пікові моменти крутні прикладаються лише на 0, 75...1, 3 обороти різьблення. На решті оборотів обертаючий момент в десятки разів менший за максимальний. Із збільшенням діаметрів труб максимальні моменти збільшуються, із зменшенням – зменшуються. Для міцності і герметичності різьбового з'єднання момент згвинчення для кожного типорозміру НКТ повинен бути строго визначеним, а момент відгвинчування, що розвивається трубним ключем, повинен забезпечити відгвинчування різьблення труби найбільшого діаметру, на який розрахований ключ. Величина цього моменту коливається в широких межах для труб одного розміру і залежить від глибин підвіски колони НКТ, ступеня агресивності середовища, температури, часу перебування труб в свердловині, режиму згвинчення, якості різьблення, характеристики мастила і досягає в окремих випадках, наприклад для НКТ діаметром 89 мм, величини 5…6 кН× м.

Момент кріплення різьбового з'єднання НКТ для рівноміцних труб діаметрами 48, 60, 73, 89 мм приблизно повинен дорівнювати відповідно 1, 0, 1, 7 2, 5, і 3, 3 кН× м.

Як джерело енергії для механічних ключів використовується автономна установка з ДВЗ або електроприводом, що приводить в дію або маслонасос, або компресор, укомплектована місткостями, розподільниками, клапанами і змонтована на колісному шасі. Робочий агент від установки до двигуна подається шлангами.

Вживання сучасних вдосконалених підвісних механічних трубних ключів дозволяє скоротити час відгвинчування або згвинчення різьблення з 40…60 до 20...30 с і виконувати роботу у гирла свердловини двом робітникам. Вживання нерухомого ключа скорочує цей час до 10...12 с і вимагає одного робітника. Ключі обох типів в частині механізації операцій згвинчення-відгвинчування НКТ забезпечують часткову механізацію спуско-підйомних операцій шляхом повної механізації найважчої з ручних операцій.

Спуско-підйомні операції з штангами менш трудомісткі, ніж з трубами, а витрати часу на них в порівнянні з трубами при рівних глибинах підвісок колон звичайно в 2...2, 5 рази менше. В даний час із засобів механізації спуско-підйому штанг порівняно широке вживання одержали тільки механічні штангові ключі, що дозволяють механізувати їх згвинчення і відгвинчування, тобто операцію, виконувану вручну в дуже високому темпі, протягом 10...15 с.

Розглянемо докладніше за конструкцію деяких з ключів.