Устройство для отворачивания труб в скважине

 

Изобретение относится к ремонту нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для отворачивания труб, оставшихся в скважине в результате аварии. Целью изобретения является повышение надежности в работе устройства. Ведущая 3 и ведомая 4 шестерни выполнены в виде червячных колес. Ведомое червячное колесо выполнено с внутренними зубьями. Промежуточная шестерня выполнена в виде червяка 5 бочкообразной формы и установлена в полости ведомого червячного колеса. После захвата прихваченной колонны в скважине в рабочую колонну закачивают промывочную жидкость. Она, проходя через дроссельное отверстие, создает перепад давления, способствующий выдвижению плашек. Последние жестко закрепляют устройство в скважине. Затем колонну вращают вправо. При этом за счет промежуточных колес-червяка правое вращение колонны бурильных труб реверсируется в левое вращение ведомого колеса с ловильным инструментом. При левом вращении последнего отворачивают оставшиеся в скважине трубы. Шлицевой переводник перемещается вверх на длину резьбы отвернутой трубы. Прокачку жидкости прекращают, давление в трубах падает. Это приводит к разъякориванию. Отвернутые трубы вместе с устройством извлекают на поверхность. 3 ил.

Изобретение относится к ремонту нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для отворачивания труб, оставшихся в скважине в результате аварии.

Известно устройство для отворачивания труб в скважине, включающее корпус, якорь, реверсивный механизм с ведущей, ведомой и промежуточными шестернями, оси которых параллельны друг другу (патент США N 2670181, кл. 166-117).

Недостатками этого устройства являются его малая надежность в работе, малое передаточное отношение и вследствие этого высокий развиваемый крутящий момент.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для отворачивания труб в скважине (авт. св. N 282218, кл. Е 21 В 31/00, 1968), принятое в качестве прототипа, содержащее корпус, якорь, реверсивный механизм, выполненный в виде дифференциала, с ведущей, ведомой и промежуточными шестернями, оси последних пересекаются с ведущей и ведомой шестернями. Промежуточные шестерни представляют собой усеченные конусы, вершины которых находятся в одной точке, где пересекаются оси валов. На боковых поверхностях этих конусов нарезаны зубья, размеры которых (толщина и высота) уменьшаются по направлению к вершине конусов. Нагрузочная способность конической передачи составляет лишь около 0,85 цилиндрической (Иванов М. Н. Детали машин, М., 1984).

Недостатком устройства является малая надежность в работе, так как при коническом зацеплении нагрузочная способность уменьшается.

В результате аварий в скважине остаются насосно-компрессорные и бурильные трубы. Моменты свинчивания указанных труб для каждого размера приведены в справочнике. Момент отвинчивания труб на поверхности скважины на два порядка выше момента свинчивания. Момент отвинчивания труб в скважине на 3-4 порядка больше, чем момент свинчивания, так как влияющим фактором помимо силы трения в резьбовых соединениях является сила трения труб о стенки скважины, сопротивление жидкости, находящейся в скважине, а также вес отворачиваемых труб. Поэтому условия отворота труб на поверхности резко отличаются от условий отворота труб в скважине, и последний является тяжелым. Следовательно, для отворачивания труб в скважине требуется повышенный крутящий момент. Так как крутящий момент прямо пропорционален передаточному отношению, то для ликвидации аварий путем отворачивания необходимо надежное устройство с большим передаточным отношением.

Целью изобретения является повышение надежности в работе устройства.

Поставленная цель достигается тем, что ведущая и ведомая шестерни выполнены в виде червячных колес, причем ведомое червячное колесо выполнено с внутренними зубьями, а промежуточная шестерня выполнена в виде червяка бочкообразной формы и установлена в полости ведомого червячного колеса, оси колес перекрещиваются.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Предлагаемое устройство состоит из полого вала 1 с центральным промывочным каналом, установленного в корпусе 2, реверсивного механизма и узла заякоривания. Реверсивный механизм выполнен в виде ведущего 3 и ведомого 4 червячных колес и установленного на опоре промежуточного червяка 5 бочкообразной формы.

Промежуточный червяк 5 размещен в полости ведомого червячного колеса 4 и находится в защеплениях. Промежуточное колесо установлено так, что его ось перекрещивается с осями ведущего и ведомого колес. Червяки 5 удерживаются в корпусе 2 посредством опорного кольца 6, которое жестко связано с корпусом. Ведомое колесо 4 смонтировано в корпусе 2 с возможностью радиального вращения. В корпусе 2 расположены заякоривающие плашки 7.

Полый вал 1 имеет промывочный канал 8 и радиальные отверстия 9. На нижнем торце полого вала 1 выполнено дроссельное отверстие 10. Полый вал 1 своим нижним торцом опирается на опору 11. Нижняя часть ведомого колеса 4 имеет шлицевой бурт 12, который взаимодействует с подвижным шлицевым переводником 13, необходимым для присоединения ловильного инструмента. Верхний конец полого вала снабжен переводником 14.

Устройство работает следующим образом.

Устройство верхним концом присоединяется к колонне бурильных труб, а к нижнему концу крепится ловильный инструмент, оно спускается в скважину на правых трубах. После накрытия и захвата прихваченной колонны в скважине в рабочую колонну закачивают промывочную жидкость, которая, проходя через дроссельное отверстие, создает перепад давления, способствующий выдвижению заякоривающих плашек. Плашки жестко закрепляют устройство в скважине. Таким образом обеспечивается неподвижность корпуса и опорного кольца. Затем колонну бурильных труб вращают вправо. При этом за счет промежуточных колес - червяка правое вращение колонны бурильных труб реверсируется в левое вращение ведомого колеса с ловильным инструментом. При левом вращении ловильного инструмента отворачивают оставшиеся в скважине трубы. При этом шлицевый переводник перемещается вверх на длину резьбы отвернутой трубы. После этого прокачку жидкости через колонну труб прекращают, давление в ней падает, что приводит к разъякориванию. Отвернутые трубы вместе с устройством извлекают на поверхность скважины.

В качестве базового объекта приняты бурильные трубы левого направления резьбы, как широко применяемые на практике. Экономическая эффективность от использования предлагаемого устройства определяется за счет уменьшения затрат времени и средств на проведение ремонта скважин, т.е. исключаются ожидание бурильных труб с левой резьбой и средства, расходуемые на их переброску.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТВОРАЧИВАНИЯ ТРУБ В СКВАЖИНЕ, включающее корпус с пазами, в которых установлены заякоривающие плашки и реверсивный механизм в виде редуктора с ведущей, ведомой и промежуточной шестернями, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе устройства при одновременном сокращении затрат времени на проведение ремонта скважин, ведущая и ведомая шестерни выполнены в виде червячных колес, последнее из которых имеет внутренний зубчатый венец, а промежуточная шестерня выполнена в виде червяка бочкообразной формы и установлена в полости ведомого червячного колеса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3