Устройство для отворачивания труб в скважине
1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТВОРАЧИВАНИЯ ТРУБ В СКВАЖИНЕ, содержащее корпус, переводник, шпиндель, якорь, храповые муфты, расположенные с обеих сторон якоря вне корпуса, механизм поворота корпуса, выполненньй в виде винтовой пары со спиральным пазом на корпусе, и шипа, закрепленного на шпинделе, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе устройства при отвинчивании труб, прихваченных на большой глубине, и труб, находящихся в открытом стволе скважины, оно снабжено связанной с корпусом в нижней его части посредством шлицевого соединения и установленной с возможностью осевого перемещения переходной втулкой с резьбой под ловильный инструмент и предохранительными втулками, одна из которых жестко связана с якорем, а другая размещена на наружной поверхности корпусаи неподвижно связана с последним посредством штифтов, расположенных между спиральными пазами, при этом шпиндель выполнен в виде поршня с выступом и с установленным подвижно в осевом направлении седлом под шар. 2.Устройство по п. 1, отли (Л чающееся тем, что шипы расположены диаметрально противоположно, а поршень с переводником связаны § с помощью шлицевого соединения. 3.Устройство по п. 1 , .о т л и чающееся тем, что переводник KMeet опорную втулку с выступом для ;о :о о 4;ib взаимодействия с выступом поршня.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ .
WQ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР Г10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ аю 01)
31Я) Е 21 В 23/00 E 21 В 31/00 (21) 3550781/22-03 (22) 04.02.83 (46) 23.06.84. Бюл. № 23 (72) Г.Е.Касьянов и В.Ф.Пархоменко (7 1) Северо-Кавказский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (53) 622.248.13(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
¹ 794185, кл. E 21 В 31/00, 1978.
2. Авторское свидетельство СССР № 909111, кл. E 21 В 23/00, 1978 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТВОРАЧИВАНИЯ ТРУБ В СКВАЖИНЕ, содержащее корпус, переводник, шпиндель, якорь, храповые муфты, расположенные с обеих сторон якоря вне корпуса, механизм поворота корпуса, выполненный в виде винтовой пары со спиральным пазом на корпусе, и шипа, закрепленного на шпинделе, о т л и ч а ю щ е,е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе устройства при отвинчивании труб, прихваченных на
Ф большой глубине, и труб, находящих" ся в открытом стволе скважины, оно
I снабжено связанной с корпусом в нижней его части посредством шлицевого соединения и установленной с возможностью осевого перемещения переходной втулкой с резьбой под ловильный инструмент и предохранительными втулками, одна из которых жестко связана с якорем, а другая размещена на наружной поверхности корпуса и неподвижно связана с последним посредством штифтов, расположенных между спиральными пазами, при этом шпиндель выполнен в виде поршня с выступом и с установленным подвижно в осевом направлении седлом под шар.
2. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что шипы расположены диаметрально противоположно, а поршень с переводником связаны с помощью шлицевого соединения.
3. Устройство по п. 1, р т л и— ч а ю щ е е с я тем, что переводник имеет опорную втулку с выступом для взаимодействия с выступом поршня.
1099044
Изобретение относится к устройствам для ликвидации аварий в скважине с бурильными трубами.
Известно устройство для отворачивания труб в скважине, содержащее корпус, якорь, механизм поворота, выполненный в виде геликсаидальнай пары и храповой муфты, шток, шпиндель, имеющие сквозной проходной канал, причем верхний конец штока соединен непосредственно =, колонной бурильных труб f1) .
Однако это устройство сложно при изготовлении его в малых диаметрах для использования внутри эксплуатационных колонн, например, для разворачивания насосна-кампрессоркых труб, Наиболее близким к пРедлагаемому по технической сущности является устройство для отворачивания труб в скважине, содержащее корпус, переводник, шпиндель, якорь, храпавые муфты, расположенные с обеих сторон якоря вне корпуса, -многозарядныи хакизм поворота корпуса, выполненный в виде винтовой пары со спиральным пазом, и шипа, закрепленного ка шпинделе. 3 шпинделе имеется дроссельное отверстие для поддержания необходимого давления в гидроякоре j2) .
Недостатками известного устройства являются неподвижное соединение шпинделя с аварийными трубами и направление рабочего хода шпинделя вверх, при котором возникают дополнительные осевые силы растяжения. Наличие значительных осевых усилий, направленных вверх, ограничивает применение устройства в глубоких скважинах, При бурении глубоких скважин в верх,ней части колонны имеются максимальна допустимые напряжения от действия веса колонны. Создание дополнитель= ной силы растяжения может привести к обрыву бурильной колонны в верхнем сечении.
Наличие одного спирального паза способствует возникновению значительных осевых усилий, направленных вверх при рабочем ходе шпинделя вверх.
В процессе работы устройства необходимо поддерживать постоянный перепад давления путем прокачивания жидкости через дроссельное отверстие шпинделя, что может вызвать ега промыв. Эта мажет привести к разъякориванию устройства вследствие падения давления.
Храповые муфты, пружины, паз и шлице5 f0
Я5 вые соединения открыты, что снижает работоспособность устройства. Кроме того, неподвижное соединение шпинделя с аварийными трубами при перезарядке устройства способствует скручиванию аварийных труб и дополнительному на" гружекию якоря, что может привести к срыву якоря. Известное устройство ненадежно работает с резьбонарезным ловильным инструментом.
Цель изобретения — повышение надежности в работе устройства при отвинчивании труб, прихваченных на большой глубине, и труб, находящихся в открытом стволе скважины.
Указанная цель достигается тем, что устройства для отворачивания труб в скважине, содержащее корпус, перенадник, шпиндель, якорь, храповые муфты, расположенные с обеих сторон якоря вне корпуса, механизм поворота корпуса, выполненный в виде винтовой пары со спиральным пазом на корпусе, и шипа, закрепленного на шпинделе, снабжено связанной с корпусом в нижней его части посредством шлицевога соединения и установленной с вазможностью осевого перемещения переходной втулкой с резьбой пад ловильный инструмент, и предохранительными втулками, одна из которых жестко связана с якорем, а другая размещена на наружной поверхности корпуса и неподвижна связана с последним посредствам штифтов, расположенных между спиральными пазами, при этом шпиндель выполнен в виде поршня с выступом и с установленным подвижно в осевом направлении седом под map, Кроме тога. шипы расположены диаметрально противоположно, а поршень с переводником связаны с помощью шлицевага соединения.
Переводкик имеет опорную втулку с выступом для взаимадеиствия с выступам поршня.
На фиг. 1 показана верхняя часть предлагаемого ус.тройства, продольный разрез; на фиг. 2 — нижняя часть устройства, продольный разрез; на фиг. 3 — сечение А-А ка фиг. 1; на фиг. 4 — верхняя часть устройства при нижнем положении поршня, продольный разрез; на фиг. 5 — нижняя часть устройства при нижнем положении шипов и верхнем положении переходной втулки; на фиг. 6 — верхняя часть устройства после подъема поршня аварийной
3 10990 колонной в процессе перезарядки, разрез.
Устройство содержит корпус 1, прикрепленный к якорю 2 с помощью замкового соединения, состоящего из шаров. 3, расположенных в кольцевых канавках корпуса 1, и втулки 4, навинченной на якорь 2. Внутри якоря 2 и корпуса 1 размещен поршень 5.
Нижняя часть поршня 5 выполнена в ви- 10 де хвостовика 6, в диаметрально расположенных. отверстиях которого укреплены на резьбе пальцы 7. Хвостовик 6 расположен внутри корпуса 1, а центральная часть поршня 5 расположена внутри якоря 2, в этой части имеются боковые отверстия 8, по которым жидкость подводится к плашкам 9 якоря 2. Верхняя часть поршня 5 расположена внутри переводника 10 и входит с ним в шлицевое соединение.
Поршень 5 соединен при помощи шлицев с патрубком 11, Это шлицевое соедине. ние состоит из пазов 12, выполненных в поршне 5, и выступов 13, выполненных в патрубке 11. Выступы 13 патрубка 11 входят в пазы 12 поршня 5. Поршень 5 может перемещаться вверх и вниз относительно патрубков 11, которые прикреплены к якорю 2 при помощи шаров 3, Внутри поршня 5 расположена клетка 14, центральная часть которой выполнена в виде стержня 15. В клетке 14 имеются отверстия 16. Над клеткой 14 в центральном канале 17 поршня 5 укреплено
35 седло 18 при помощи срезных штифтов 19. Внутреннее отверстие седла 18 больше диаметра стержня t5, а высота стержня 15 больше высоты сед40 ла 18. Отверстия 16 в клетке 14 выполнены так, что после падения седла 18 с шаром 20 в клетку 14, седло 18 их не перекроет.
В верхней части поршень 5 содержит45 цилиндрический выступ 21, в котором выполнен зубчатый венец 22. Ниже выступа 21 расположена полость 23.
Шлицевые зубчатые патрубки 11 и 24 вместе с пружиной 25 образуют храпо- 50 вую муфту 26, расположенную в верхней части якоря 2. Патрубки 24 имеют шлицевое соединение с якорем 2, в котором имеются пазы под выступы патрубков 24. Якорь 2 -содержит плашки 9,5Б на наружной торцовой поверхности которых нарезаны зубья для зацепления
:с внутренней поверхностью обсадной
44 4 колонны. В кольцевой канавке каждой плашки 9 расположен уплотнительный элемент 27. В углублениях плашек 9 вставлены пружины 28, прикрепленные к якорю 2.
Внутренняя поверхность якоря 2 и наружная поверхность поршня 5 уплотнены элементами 29, расположен. ными в канавках поршня 5. Хвостовик 6 поршня 5 соединен при помощи шипов Б с корпусом 1. Каждый шип Б состоит из пальца 7 и ползуна 30, в котором выполнено отверСтие под палец 7. На фиг. 3 показано диаметральное расположение шипов Б. Полэуны 30 расположены в вертикальной части винтовых пазов 31 корпуса
Шипов Б может быть несколько, что зависит от величины нагрузки, действующей на боковые поверхности, Ползуны 30 выполнены винтовой формы, соответствующей форме винтовой части паза 31 (на фиг. 1 и 5 в пазу 31 установлен только один шип Б).
В верхней части переводника 10 нарезаны резьба 32 для соединения с колонной аварийных труб и шлицевые пазы 33 под шлицевые выступы 22 поршня 5 (фиг. 4). В нижней части переводник 10 неподвижно соединен с опорной втулкой 34. Поршень 5 соединен с переводником 10 срезным штифтом 35.
В кольцевой канавке выступа 21 поршня 5 установлено уплотнительное кольцо 36. Срезной штифт 35 временно удерживает поршень 5 от перемещения его вниз под действием собственного веса. К переводнику 10 и якорю 2 прикреплена предохранительная втулка 37 при помощи штифтов 38 и 39. При этом штифт 38, крепящий втулку 36 к переводнику 10, является срезным и его прочность на срез меньше прочности штифта 39.
Предохранительная втулка 37 устраняет попадание частиц породы в храповую муфту 26 и шлицевые пазы поршня 5, а также удерживает корпус якоря 2 в верхнем положении. К корпусу 1 прикреплена при помощи штифтов 40 предохранительная втулка 41. которая не позволяет частицам породы попасть в храповую муфту 42. Штифтов 40 берется столько, чтобы обеспечить жесткость корпуса 1 в местах расположения пазов 31, так как в процессе свинчивания с верхним концом оборванной буриальной трубы корпус 1 может
1099044 быть деформирован в местах расположения пазов 31 °
В нижней части корпус 1 имеет шлицевое соединение В с переходной втулкой 43 (фиг. 2), Втулка 43 может пере- 5 мещаться вверх и вниз, при этом перемещении втулка 43 будет находиться .постоянно в шлицевом зацеплении В с корпусом 1.
В нижией части переходной втул- 10 ки 43 нарезана левая резьба для соединения с ловильным инструментом.
В данном случае в качестве ловильного инструмента принят колокол 44.
Вместо колокола 44 может быть при- 15 соединен любой другой резьбонарезной ловильный инструмент. Наличие переходной втулки 43 позволяет перемещаться резьбонарезному ловильному инструменту вниз по мере его навинчи- 20 вания на прихваченную трубу. B известном устройстве аналогичной пере— ходкой втулки 43 нет.
В переводнике 10 и в предохранительных втулках 37 и 41 имеются 25 отрерстия для компенсации давления жидкости внутри и за устройством.
Устройство работает следующим образом.
Для извлечения из скважины прихва- З0 ченной колонны труб устройство через резьбу 32 переводника 10 соединяют с аварийной колонной труб, а на переходную втулку 43 навинчивают необходимый ловильный инструмент. Перед стыковкой скважину промывают.
После предварительной стыковки устройства с прихваченной колонной труб сбрасывают шар 20 и создают внутри колонны аварийных труб давление про- 40 мывочной жидкостью, под действием которого плашки 9 выдвигаются из якоря 2 и сцепляются с обсадной колонной. Для возврата плашек 9 в исходное положение служат пружины 28. 4
В случае использования устройства в открытом стволе скважины необходимо. применять соответствующий якорь. Под действием давления поршень 5 срезает штифт 35 и начинает движение вниз, При движении поршня 5 шипы Б движутся вначале по вертикальной части пазов 31 и после выхода поршня 5 из шлицевого зацепления В с переводни" ком 10 шипы Б входят в винтовую часть пазов 31.
Переходная втулка 43 после предварительной стыковки располагается в верхнем положении. Корпус 1 через переходную втулку 43 передает левое вращение ловильному инструменту 44.
Храповая муфта 42 позволяет свободно вращаться корпусу 1 влево и не ёоэволяет ему вернуться в начальное положение. Храповая муфта 26 воспринймает реактивный крутящий момент от поршня 5 и остается неподвижной, препотврзщая поворот поршня 5 вправо.
При полном холе поршня 5 вниз он своим выступом 21 вхопит в контакт с выступом 21 входит в контакт с выступом опорной втулки 34 (фиг. 4).
Если после полного хода поршня 5 прихваченные трубы не .отворачиваются, то устройство необходимо перезарядить. Для этой цели колонну аварийных труб приподнимают, при этом срезается штифт 38 и втулка 34 давит на выступ 21 поршня 5, заставляя его перемещаться вверх. В этот момент корпус 1 остается неподвижным, а поршень 5, взаимодействуя с шипами Б, проворачивается, при этом верхняя втулка 11 свободно проскальзывает по зубчатому зацеплению муфты 26.
На фиг. 7 показано положение поршня 5 и переводника 10 в конце подъема. После этого подъема колонну аварийных труб опускают вниз до ее первоначального положения, и повторяют описанный процесс работы уст. ройством, с той лишь разницей, что в колонне аварийных труб создают давление большее по сравнению с препыдущим циклом. Такие операции производят до полного отвинчивания труб.
После отвинчивания прихваченной трубы перед подъемом устройства с трубой на поверхность в колонне аварийных труб создают такое давление, при котором происходит срез штифтов 19, и седло 18 с шаром 20 падают вниз.. Яар 20 удерживается стержневой частью 15 клетки 14, а седло 18 падает на е дно.
При необходимости производят промывку скважины, после которой устройство с трубой поднимают на поверхность. Назначение шлицевого соединения переводника 10 с поршнем 5 необходимо не только для предварительной стыковки устройства с оборванным концом трубы, но и для отсоединения устройства от прихваченных труб, если их невозможно извлечь °
1099044
Предлагаемое устройство более надежно в работе по сравнению с известным, так как оно позволяет отвинчивать прихваченные трубы, расположен- ные на больших глубинах, ввиду того, что осевая нагрузка при отвинчивании не передается на колонну аварийных труб, в то время как в известном устройстве передача движения ловильному инструменту осуществляется при подъеме вверх аварийной колонны, что повьппает растягивающие усилия и тем самым создаются опасные напряжения в устьевой части аварийных труб. Наличие предохранительных втулок предотвращает попадание в храповые муфты, пружины, пазы корпуса и в шлицевые соединения поршня с не реходиой втулкой частиц горной поро ды, кроме этого, верхняя предохрани тельная втулка при помощи срезногр
5 штифта удерживает в неподвижном по" ложении якорь, а нижняя — имеет жесткое соединение с корпусом в зоне расположения пазов, что повышает прочность корпуса от радиальных деформа,ций s ослабленном пазами сечении при создании крутящего момента. Нали" чие диаметрально расположенных шипов в двух пазах позволяет повысить крутящий момент при приложении одной и той же осевой нагрузки,а наличие. переходной втулки — использовать ло, вильный резьбонарезной инструмент.
Я
Б
Я иг.
32
22
2t .35 Ф
М
1099044
l5
1099044
7 фиг.4
1099044
Составитель А.Симецкая
Техред С.Легеза Корректор И.Шароши
Редактор О.Черниченко
Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4
Заказ 4334/26 Тираж 564 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
