Ключи для ручных и механизированных операций с нефтегазопромысловыми трубами и насосными штангами

 
 
 
 
 
 
Е. С. Юшин 
 
 
 
 
 
КЛЮЧИ ДЛЯ РУЧНЫХ И МЕХАНИЗИРОВАННЫХ 
ОПЕРАЦИЙ С НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВЫМИ  
ТРУБАМИ И НАСОСНЫМИ ШТАНГАМИ 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2022
 

УДК 622.243 
ББК 33.131 
Ю95 
 
Рецензенты: 
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры машин  
и оборудования нефтегазовых промыслов Уфимского государственного  
нефтяного технического университета А. А. Ишмурзин; 
заведующий кафедрой нефтегазового оборудования и технологии  
машиностроения Альметьевского государственного нефтяного института  
кандидат технических наук, доцент Г. И. Бикбулатова 
 
 
Юшин, Е. С.  
Ю95  
Ключи для ручных и механизированных операций с нефтегазопромысловыми трубами и насосными штангами : учебное пособие / 
Е. С. Юшин. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. - 164 с. : ил., 
табл. 
ISBN 978-5-9729-1057-1 
 
Представлены конструкции и технические характеристики современных 
ключей, применяемых для выполнения ручных и механизированных работ с 
нефтегазопромысловыми трубами и насосными штангами.  
Для студентов нефтегазовых направлений подготовки. Может быть полезно преподавателям, аспирантам учебных заведений нефтегазового профиля.  
 
УДК 622.243 
ББК 33.131 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1057-1 
© Юшин Е. С., 2022 
 
© Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 
 
© Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 
 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
АННОТАЦИЯ 
.............................................................................................................. 5 
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 6 
1. КЛЮЧИ ДЛЯ ВЕДЕНИЯ РУЧНЫХ РАБОТ ....................................................... 8 
1.1 Классификация ключей для ручных операций .................................................. 8 
1.2 Шарнирные трубные ключи 
................................................................................. 9 
1.2.1 Ключи типа КТГУ .............................................................................................. 9 
1.2.2 Ключи типа КТНД 
............................................................................................ 10 
1.2.3 Ключи типа КОТ и КТ ..................................................................................... 11 
1.2.4 Ключи типа КТЛ и КТУ .................................................................................. 14 
1.2.5 Ключи типа КТД, КТДУ и КТДР.................................................................... 15 
1.2.6 Ключи типа КТМ 
.............................................................................................. 17 
1.2.7 Ключи типа КСИ и КСМ ................................................................................. 18 
1.2.8 Ключи типа КШС ............................................................................................. 19 
1.2.9 Ключи типа RIDGID ........................................................................................ 20 
1.3 Цепные трубные ключи ...................................................................................... 22 
1.3.1 Ключи типа КЦ 
................................................................................................. 22 
1.3.2 Ключи типа КЦН и КЦО ................................................................................. 24 
1.3.3 Ключи типа КТРЦ ............................................................................................ 27 
1.4 Штанговые ключи ............................................................................................... 29 
1.4.1 Ключи типа КШ, КШУ и КШШ ..................................................................... 29 
1.4.2 Ключ типа КШК ............................................................................................... 32 
Контрольные вопросы по разделу ........................................................................... 34 
2. КЛЮЧИ ДЛЯ ВЕДЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ РАБОТ 
.................... 35 
2.1 Классификация ключей для автоматизированных операций ......................... 35 
2.2 Машинные ключи 
................................................................................................ 37 
2.2.1 Ключи типа УМК ............................................................................................. 37 
2.2.2 Ключи типа КМТ и КМТО .............................................................................. 39 
2.2.3 Ключи типа КМБ и КМБО .............................................................................. 43 
2.2.4 Ключи типа КТМП и КТР ............................................................................... 44 
2.2.5 Ключи Varco типа HT ...................................................................................... 45 
2.3 Трубные автоматические ключи 
........................................................................ 47 
2.3.1 Ключи автоматические типа АКБ и КБС....................................................... 47 
2.3.2 Ключи типа АТТ 
............................................................................................... 64 
2.3.3 Ключи типа КБГ ............................................................................................... 78 
2.3.4 Ключи типа ПБК 
............................................................................................... 80 
2.3.5 Ключи автоматические типа ГКШ ................................................................. 84 
2.3.6 Ключи типа «Гранит» ...................................................................................... 99 
2.3.7 Ключи автоматические типа АПР ................................................................ 112 
2.3.8 Ключи автоматические типа КМУ ............................................................... 117 
2.3.9 Ключи типа КПТ ............................................................................................ 120 
2.3.10 Ключи типа КПР 
........................................................................................... 123 
2.3.11 Ключи типа КТГ ........................................................................................... 125 
2.3.12 Ключи типа КПГР ........................................................................................ 127 
2.3.13 Ключи типа КМП-Г и КМС-Г 
..................................................................... 129 
3 
 

2.3.14 Ключи типа УГПТК ..................................................................................... 130 
2.3.15 Ключи типа РТ 
.............................................................................................. 132 
2.3.16 Ключи Varco типа ST 
................................................................................... 135 
2.3.17 Ключи Oil country 
......................................................................................... 136 
2.3.18 Ключи типа DQ, TB, TQ, XQ, ZQ, XYQ, ZTQ, ZQF 
................................. 138 
2.3.19 Ключи автоматические Eckel ...................................................................... 141 
2.3.20 Ключи Farr 
..................................................................................................... 145 
2.4 Штанговые автоматические ключи ................................................................. 147 
2.4.1 Ключи типа КШУ 
........................................................................................... 147 
2.4.2 Ключи типа КПШ 
........................................................................................... 149 
2.4.3 Ключ типа ГКШ 
.............................................................................................. 150 
2.4.4 Ключи типа АШК 
........................................................................................... 153 
2.4.5 Ключи типа Oil Country ................................................................................. 156 
2.4.6 Ключи типа XQ 
............................................................................................... 157 
Контрольные вопросы по разделу ......................................................................... 159 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ....................................................................................................... 160 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 
.................................................................... 161
4 
 

АННОТАЦИЯ 
 
Учебное пособие предназначено для студентов бакалавриата и магистратуры высших учебных заведений нефтегазового профиля очной и заочной форм 
обучения по направлениям подготовки бакалавров 15.03.02 «Технологические 
машины и оборудование» по профилю «Машины и оборудование нефтяных и 
газовых промыслов» и магистрантов 21.04.01 «Нефтегазовое дело» по различным профилям. Содержание пособия полностью соответствует учебным программам. 
Издание может быть полезно и для студентов, изучающих дисциплины 
«Подземный ремонт и обслуживание скважин», «Машины и оборудование для 
бурения нефтяных и газовых скважин», а также «Машины и оборудование для 
добычи и подготовки нефти и газа». 
Целью создания настоящего учебного пособия является ознакомление читателя с назначением, классификацией, конструктивным исполнением и особенностями эксплуатации современных ключей для сборки и разборки резьбовых соединений нефтегазопромысловых труб и насосных штанг. 
Материал издания актуализирован, структурирован по главам, включает 
описание ключей для ручных, машинных и механизированных работ, содержит 
правила монтажа, технического обслуживания и ремонта ручных и механических ключей. 
Для закрепления изложенного материала по разделам предлагаются блоки контрольных вопросов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Наращивание мировых темпов добычи нефти и газа не представляется 
возможным без оптимизации промысловых процессов, связанных со строительством скважин, их освоением, ремонтом и обслуживанием [15], а также без 
технического оснащения необходимым оборудованием, отвечающим все возрастающим эксплуатационным требованиям. 
Как известно, значительное время при бурении и подземном ремонте 
нефтегазовых скважин затрачивается на спускоподъемные операции (СПО) с 
обсадными, бурильными, утяжеленными бурильными, бурильными геологоразведочными, насосно-компрессорными (НКТ) трубами и насосными штангами, 
собираемыми в колонну посредством механического свинчивания их резьбовых 
соединений специализированными механизмами, называемыми ключами. 
В процессах строительства нефтегазовых скважин свинчивание и развинчивание трубных резьбовых соединений осуществляется, как правило, машинными ключами, в то время как при ремонте и обслуживании скважин не только 
приводными механизмами, но и вручную.  
Тяжелые условия эксплуатации механизмов, сопровождаемые абразивным изнашиванием их деталей и узлов, воздействием аномально низких температур на территориях Крайнего Севера, отложением на поверхностях солей и 
парафинов, создают предпосылки к совершенствованию конструкции механизмов. В связи с этим, отечественные и зарубежные ключи представлены в широкой номенклатуре, с учетом отличий по назначению, конструкции, техническим 
характеристикам и особенностям эксплуатации в крайне тяжелых условиях.  
Отсюда следует, что одним из актуальных и перспективных направлений 
современных научно-технических разработок в сфере нефтегазопромыслового 
оборудования есть и остается создание безопасных, надежных, долговечных и 
высокопроизводительных ключей, используемых в качестве основного оборудования для сборки и разборки колонн труб и насосных штанг. 
Разработкой и выпуском отечественных ключей для выполнения работ с 
нефтепромысловыми трубами и насосными штангами занимается ряд производственных объединений, среди которых следует выделить такие ведущие 
общества как: 
í ООО «Уфагидромаш» (г. Уфа); 
í ОАО «Ишимбайский машиностроительный завод» и ОАО «Ишимбайский завод нефтепромыслового оборудования» (г. Ишимбай); 
í ОАО «Ижнефтемаш» и ООО «Сервисреммаш» (г. Ижевск); 
í АО «Воткинский завод» (г. Воткинск);  
6 
 

í ОАО Краснодарский завод «НЕФТЕМАШ» (г. Краснодар);  
í ПАО «Мотовилихинские заводы» (г. Пермь); 
í ОАО «Станкотехника» (г. Тула); 
í ООО «Нефть-Сервис» (г. Челябинск). 
Среди зарубежных компаний можно назвать Общества:  
í «Wetherford», «Eckel Manufacturing», «National Oilwell Varco», «McCoy 
Global» (США); 
í «Farr Canada» (Канада); 
í «Teda» (Китай). 
Вместе с тем, несмотря на мировое разнообразие производства механизмов, конструкции трубных и штанговых ключей претерпевают существенные 
изменения, совершенствуются и становятся более эффективными вслед за развитием всей нефтегазовой индустрии. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 

1. КЛЮЧИ ДЛЯ ВЕДЕНИЯ РУЧНЫХ РАБОТ 
 
1.1 Классификация ключей для ручных операций 
 
Для облегченных и немассовых ручных промысловых операций по свинчиванию-развинчиванию резьбовых соединений насосно-компрессорных труб, 
насосных штанг и полированных штоков глубинных скважинных насосов используется группа различных ключей, подразделяющаяся по назначению на 
трубные и штанговые. Некоторые конструкции ручных трубных и штанговых 
ключей также применяются при механизированном свинчивании и развинчивании резьбовых соединений. 
Ручные трубные ключи являются инструментом для осуществления подземного ремонта скважин с колонной НКТ и конструктивно подразделяются на 
шарнирные и цепные.  
К основным достоинствам шарнирных ключей можно отнести удобство в 
эксплуатации, небольшую массу и меньшую степень повреждения тела трубы 
при свинчивании или развинчивании. Преимуществом же цепных ключей является простота конструкции и их универсальность, так как они обеспечивают 
проведение работ с широким диапазоном условных диаметров НКТ. Однако, 
цепные ключи не только интенсивно воздействуют на тело свинчиваемой или 
развинчиваемой трубы, повреждая ее, но и имеют относительно большую массу, создают сложность освобождения трубы при ее заклинивании в щеках ключа, проскальзывают при проведении работ, а в некоторых случаях происходит 
срыв и обрыв цепи, что свидетельствует о невысокой степени безопасности рабочего персонала. 
Ключи для проведения ручных операций практически не обеспечивают 
требуемого крутящего момента при свинчивании или развинчивании труб и 
штанг, а процесс с ними занимает относительно больше времени. 
Из вышеперечисленного следует, что основными требованиями к ручным 
трубным и штанговым ключам следует отнести: 
í обеспечение передачи необходимого крутящего момента в условиях загрязнения поверхности труб и штанг нефтью, солями, парафином, а также при 
возможных отклонениях их геометрии по диаметру и овальности; 
í ключи не должны вызывать недопустимого износа тела труб и штанг, а 
также их повреждения; 
í ключи должны быть безопасными, легкими и удобными в работе, обеспечивать мобильность сборки и разборки резьбовых соединений. 
8 
 

1.2 Шарнирные трубные ключи 
 
1.2.1 Ключи типа КТГУ 
 
Ключ трубный горизонтальный усиленный типа КТГУ (рисунок 1.1) 
применяется в процессе ручного или автоматизированного (например, при использовании приводных механизмов АПР-2ВБМ, КМУ-50 и др., имеющих водило) свинчивания и развинчивания насосно-компрессорных труб (НКТ) 
условными диаметрами 33, 48, 60, 73 и 89 мм (таблица 1.1) при выполнении 
монтажно-демонтажных устьевых работ в ходе подземного ремонта скважин. 
 
 
 
 
Рисунок 1.1 Ключ трубный горизонтальный усиленный типа КТГУ: 
1 - сухарь; 2 - палец; 3 - створка; 4 - пружина; 5 - рукоятка; 6 - челюсть 
 
Т а б л и ц а  1.1 
Техническая характеристика ключей типа КТГУ 
Наименование параметра 
Модель ключа 
КТГУ-33
КТГУ-48
КТГУ-60
КТГУ-73 
КТГУ-89
Условный диаметр 
захватываемых труб, мм 
33 
48 
60 
73 
89 
Максимальный крутящий 
момент, кНāм 
3,0 
3,0 
3,0 
3,5 
5,0 
343 
110 
44 
365 
125 
58 
365 
135 
58 
380 
145 
67 
414 
175 
67 
Габаритные размеры, мм: 
- длина 
- ширина 
- высота 
Масса ключа, кг 
3,3 
3,5 
3,5 
5,1 
7,3 
 
Ключ типа КТГУ состоит из челюсти 6 и створки 3, между которыми 
установлена пружина 4. Челюсть 6 и створка 3 шарнирно соединяются рукояткой 5. В пазах типа «ласточкин хвост» челюсти 6 и створки 3 закреплены пружинными фиксаторами сухари 1, передающие усилие от деталей свинчиваемой 
или развинчиваемой трубе. Скольжение сухарей 1 и проворот ключа относи9 
 

тельно трубы исключаются посредством того, что в процессе работы рукоятка 5 
поворачивается относительно челюсти 6 и створки 3 и при взаимодействии с 
ними профилированной поверхностью у основания ручки обеспечивает увеличение прижимающего их усилия к трубе. Съем ключа с трубы производится путем приложения усилия, направленного в противоположном направлении [8]. 
Ключи типа КТГУ выпускаются в замену ключей для ручных работ типа 
КТГ конструкции Гипронефтемаша, имеющих в отличие от усиленного инструмента только один сухарь [4, 9], однако, обладающих меньшей массой. 
Низкомоментный ключ КТГ системы А. Дудоладова является не универсальным инструментом, рассчитан только на свинчивание или развинчивание НКТ 
и не позволяет провести раскрепление и докрепление резьбового соединения. 
В настоящее время также используются модернизированные шарнирные 
ключи типа КТГУ-М, на осях которых предусмотрены крепления пружинными 
кольцами для предотвращения их отвинчивания и выпадения. Кроме того, сухари ключа КТГУ-М выполнены из стали 12ХН3А, что повышает их надежность и долговечность. 
 
1.2.2 Ключи типа КТНД 
 
Ключ типа КТНД (рисунок 1.2) предназначен для ручного свинчивания и 
развинчивания НКТ, штанговых муфт, полированных штоков при ремонте 
скважинных глубинных насосов, а также для выполнения ряда вспомогательных работ.  
 
 
 
Рисунок 1.2 Ключ трубный типа КТНД: 
1 - рукоятка; 2 - круглая плашка; 3 - плоская плашка; 4 - ручка; 5 - челюсть; 
6 - пружина; 7 - винт 
10