Реверсивный механизм ловильного инструмента

 

Изобретение относится к нефтяной, газовой и горнодобывающей отраслям промышленности и предназначено для ликвидации аварий в скважине, а именно к устройствам для изменения направления вращения ловильного инструмента. Реверсивный механизм содержит ведущий вал, якорь и планетарный редуктор, включающий корпус, сателлиты. В планетарном редукторе в корпусе в верхней его части на посадочной поверхности с якорем расположена полость и установлен компенсатор с возможностью осевого перемещения. В нижней части корпуса редуктора на наружной поверхности имеются отверстия, заглушенные с одной стороны. С другой стороны эти отверстия соединены с масляной полостью, расположенной в средний части корпуса. В масляной полости размещены сателлиты. Масляная полость и полость с компенсатором сообщены между собой. В компенсаторе выполнены уплотнительные кольца с поверхностью якоря и с поверхностью корпуса. Использование изобретения позволяет повысить надежность при эксплуатации за счет установки в планетарном редукторе компенсатора, который обеспечивает защиту элементов реверса от действия возрастающего гидростатического давления при погружении реверсивного механизма в скважину. 2 ил.

Изобретение относится к нефтяной, газовой и горнодобывающей промышленности и предназначено для ликвидации аварий в скважине, а именно к устройством для изменения направления вращения ловильного инструмента.

Известен планетарный редуктор устройства для разъединения труб в скважине, имеющий корпус, который через вращающиеся планетарные колеса получает крутящий момент, действующий в направлении вращения полого вала устройства (заявка ФРГ N 3 625 898 по кл. E 21 В 31/20, опубл. 1988 г.).

В известном редукторе крутящий момент передается на два барабана, которые имеют эксцентричные боковые поверхности, блокируемые контрножками при вращении барабанов, что усложняет конструкцию устройства и снижает надежность работы редуктора.

Известен реверсивный механизм устройства для отворачивания труб в скважине, выполненный в виде редуктора с ведущей и ведомой шестеренками в виде червячных колес и промежуточной шестерни в виде червяка бочкообразной формы (патент Российской Федерации N 2 023 862 по кл. E 21 В 31/00, опубл. 1994 г. ).

Этот реверсивный механизм надежен при эксплуатации, но не защищен от действия гидростатического давления при работе в скважине.

Известно устройство для отворачивания труб в скважине, содержащее полый шток, гидравлический якорь, корпус которого имеет возможность осевого перемещения на полом штоке, а реверсивный механизм устройства выполнен с возможностью взаимодействия с корпусом якоря и ловителем ( патент Российской Федерации N 2139407 по кл. E 21 В 31/00, опубл. 1999 г.).

В этом устройстве якорь и ловитель объединены единым установочным кожухом, механизм преобразования движения выполнен в виде передачи винт-гайка и в устройстве нет элементов, выравнивающих гидростатическое давление при работе в скважине, что снижает надежность при эксплуатации.

Известен реверсивный механизм ловительного инструмента, содержащий ведущий вал, якорь и планетарный редуктор, включающий корпус, сателлиты (Авторское свидетельство СССР N 1737100 по кл. E 21 В 31/00, опубл. 1992 г. ).

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.

Однако оно обладает рядом недостатков.

Реверсивный механизм прототипа содержит редуктор, планетарные ряды ведущего вала которого взаимодействуют с сателлитами, в редукторе не установлены компенсаторы, выравнивающие гидростатическое давление, возникающее при опускании реверсивного механизма в скважину, что снижает надежность устройства при эксплуатации.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи повышения надежности при эксплуатации.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в планетарном редукторе в корпусе, в верхней его части, на посадочной поверхности с якорем, расположена полость и установлен компенсатор с возможностью осевого перемещения, а в нижней части, на наружной поверхности, имеются отверстия, заглушенные с одной стороны, и, с другой стороны, соединенные с масляной полостью, расположенной в средней части корпуса, и в которой размещены сателлиты, а масляная полость и полость с компенсатором сообщены между собой, при этом в компенсаторе выполнены уплотнительные кольца с поверхностью якоря и с поверхностью корпуса.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.

В предложенном техническом решении повышение надежности путем снижения гидростатического давления на устройство при опускании его в скважину достигается за счет того, что в корпусе редуктора выполнена полость и установлен в ней компенсатор, полость с компенсатором соединена с масляной полостью, расположенной в средней части корпуса; компенсатор имеет возможность осевого перемещения по полости, обеспечивая выравнивание гидростатического давления в процессе спуска устройства в скважину.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 - общий вид реверсивного механизма; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (разрез планетарного редуктора).

Реверсивный механизм состоит из ведущего вала 1, ведомого вала 2, планетарного редуктора 3, якоря 4, переводника 5.

Ведущий вал 1 выполнен полым с промывочной полостью 6 и имеет зубчатое колесо 7.

Планетарный редуктор 3 имеет сборный корпус 8 с верхней частью 9, средней 10 и нижней 11 и с посадочной поверхностью 12 с якорем 4, с посадочной поверхностью 13 с ведомым валом 2 и с зубчатым венцом 14 и сателлитами 15. На посадочной поверхности с якорем 12 в верхней части 9 корпуса 8 выполнены полости 16 и установлены компенсаторы 17. В компенсаторе 17 установлены уплотнительные кольца 18 и 19 с якорем 4 и с корпусом 9, соответственно. Полость 16 соединена с масляной полостью 20, которая имеет отверстие 21 с заглушкой 22.

Работа реверсивного механизма заключается в следующем.

Реверсивный механизм верхним концом вала 1 через переводник 5 крепят к бурильным трубам, а к нижнему концу ведомого вала 2 присоединяют ловильный инструмент. Собранное таким образом устройство спускают в скважину до упора с аварийными трубами. В процессе спуска в скважину давление жидкости на стенки планетарного редуктора 3 возрастает и сжимает корпус 8, а значит и части корпуса 9, 10, 11, 12 и 13 испытывают давление, а также зубчатый венец 14 испытывает гидростатические нагрузки. Возрастающее гидростатическое давление оказывает влияние на компенсатор 17, который перемещается вниз, вдоль оси полости 16 и сжимает масло в масляной полости 20, при этом зубчатый венец 14 не испытывает гидростатических нагрузок и находится в минеральном масле. Кроме того, и зубчатые соединения сателлитов 15 с зубчатым колесом 7 на вале 1 также работают в минеральном масле.

Для осуществления захвата аварийного объекта к нижнему концу ведомого вала 2 присоединяют ловильный инструмент, а к переводнику 5 - правые бурильные трубы и реверсивный механизм спускают в скважину, компенсатор 17 выравнивает возрастающее, по мере спуска, гидростатическое давление. Не доходя 20-30 м до верхнего конца аварийной колонны труб, спуск прекращают и производят промывку.

При работе с труболовкой медленно опускают механизм в скважину, компенсатор 17 медленно перемещается по полости 16, не допуская перегрузок давления на элементы планетарного редуктора 3. Производят захват и расхаживание до предельной грузоподъемности механизма с целью извлечения аварийных труб из скважины целиком. Если не удается извлечь трубы целиком, то осевую нагрузку уменьшают до 30-60 кН и включают подачу промывочной жидкости. За счет гидравлического сопротивления давление в промывочной полости 6 повышается и, при увеличении его не менее чем на 5 МПа происходит торможение якоря 4.

Производят вращение ловильной колонны вправо на 25-30 оборотов, которое через планетарный редуктор 3 реверсируется на вращение в левом направлении. Крутящий момент передается на ловильный инструмент и происходит отвинчивание захваченных аварийных труб. Подачу промывочной жидкости прекращают, якорь возвращается в транспортное положение. Производят подъем аварийных труб на устье скважины.

При работе с метчиком или колоколом медленно опускают механизм в скважину, компенсатор 17 перемещается по полости 16, не допуская перегрузок давления на элементы планетарного редуктора 3. Ловильный инструмент сажают на аварийную трубу и придают сжимающую осевую нагрузку 20-30 кН. Включают подачу промывочной жидкости. За счет гидравлического сопротивления давление в промывочной полости 6 повышается и при увеличении его не менее чем на 5 МПа происходит торможение якоря 4. Производят вращение ловильной колонны вправо на 35-40 оборотов. Метчик или колокол при этом вращают влево, что приводит к завинчиванию ловильного инструмента на аварийную трубу. После этого подачу промывочной жидкости прекращают. Далее работу проводят в той же последовательности, как при работе с труболовкой.

Предложенное устройство может быть изготовлено промышленным способом, что подтверждают испытания опытной партии реверсивных механизмов, с установленными в них компенсаторами, и это обуславливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию "промышленная применимость".

Использование заявленного решения позволяет повысить надежность при эксплуатации, т.к. в планетарном редукторе установлен компенсатор, который обеспечивает защиту элементов реверса от действия возрастающего гидростатического давления при погружении реверсивного механизма в скважину.

Формула изобретения

Реверсивный механизм ловильного инструмента, содержащий ведущий вал, якорь и планетарный редуктор, включающий корпус, сателлиты, отличающийся тем, что в корпусе в верхней его части на посадочной поверхности с якорем расположена полость и установлен компенсатор с возможностью осевого перемещения, а в нижней части на наружной поверхности имеются отверстия, заглушенные с одной стороны и с другой стороны соединенные с масляной полостью, расположенной в средней части корпуса, и в которой размещены сателлиты, а масляная полость и полость с компенсатором сообщены между собой, при этом в компенсаторе выполнены уплотнительные кольца с поверхностью якоря и с поверхностью корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2