Отсоединитель

 

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к устройствам, предназначенным для отсоединения свободной части колонны труб от прихваченной в скважине. Отсоединитель включает корпус, верхний и нижний переходники, первый из которых соединен с корпусом посредством правой, а второй - посредством левой резьбы с узлом её стопорения и выполнен с седлом под бросовый клапан, и размещенный в полости корпуса подвижный шток, зафиксированный в исходном положении от осевого перемещения и выполненный со ступенчатыми наружными и внутренними поверхностями, ступень большого диаметра наружной поверхности которого расположена между верхней и нижней ступенями. Ступень большого диаметра внутренней полости штока имеет диаметр больше наружного диаметра верхней ступени штока. Корпус и нижний переходник выполнены с совмещенными сквозными радиальными каналами с размещенными в них узлами стопорения, каждый из которых выполнен в виде подпружиненного пальца с кольцевым буртом и фиксатором, образующими рабочую камеру для размещения пружины и сообщенную с внутренней полостью нижнего переходника каналом, перекрытым в исходном положении нижней ступенью штока. Последняя одновременно служит для ограничения осевого перемещения пальцев. Радиальный канал в нижнем переходнике и фиксатор пальца выполнены в виде винтовой пары. Радиальные каналы в нижнем переходнике и размещенные в них пальцы выполнены с конгруэнтными ступенчатыми поверхностями. Корпус и нижний переходник выполнены с дополнительной левой резьбой, при этом узел стопорения расположен по высоте между двумя левыми резьбами. Нижний переходник выполнен на внутренней поверхности с резьбой под ловильный инструмент, при этом резьба расположена выше узла стопорения. Повышается надежность работы. 4 з.п. ф-лы. 2 ил.

Изобретение относится к противоаварийному инструменту, а именно к разъединительным устройствам, предназначенным для отсоединения свободной части колонны труб от прихваченной в скважине.

Известно разъединительное устройство, включающее корпус, верхний и нижний переходники, последний из которых соединен с корпусом посредством левой резьбы и стопорных пальцев, и подвижный шток с поршнем, установленный в корпусе с возможностью взаимодействия со стопорными пальцами (см. авт. св. СССР № 438774, кл. 21 В 17/06, 1973 г.).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции и оставление в скважине значительного количества деталей после разъединения колонны.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является отсоединитель, включающий корпус, верхний и нижний переходники, первый из которых соединен с корпусом посредством правой, а второй - посредством левой резьбы с узлом ее стопорения и выполнен с седлом под бросовый клапан, и размещенный в полости корпуса подвижный шток, зафиксированный в исходном положении от осевого перемещения и выполненный со ступенчатыми наружными и внутренними поверхностями, ступень большого диаметра наружной поверхности которого расположена между верхним и нижним ступенями, а ступень большого диаметра внутренней полости имеет диаметр больше наружного диаметра верхней части штока (см. патент России № 2002026, кл. Е 21 В 17/06, 1991 г.).

Данное устройство имеет более простую конструкцию по сравнению с аналогом и после его срабатывания в скважине остается только нижний переходник с клапаном, что значительно упрощает проведение дальнейших ловильных работ.

К отрицательным сторонам прототипа можно отнести недостаточную надежность из-за невозможности использования стопорных пальцев необходимого размера, что имеет особое значение при бурении скважин малого диаметра, а также определенную сложность изготовления, связанную с необходимостью точного совмещения осевых отверстий для стопорных пальцев трех сопрягаемых деталей: поршня, корпуса и нижнего переходника.

Технической задачей изобретения является повышение надежности работы и упрощение технологии изготовления разъединительного устройства.

Указанная техническая задача решается тем, что в отсоединителе, включающем корпус, верхний и нижний переходники, первый из которых соединен с корпусом посредством правой, а второй - посредством левой резьбы с узлом ее стопорения и выполнен с седлом под бросовый клапан, и размещенный в полости корпуса подвижный шток, зафиксированный в исходном положении от осевого перемещения и выполненный со ступенчатыми наружными и внутренними поверхностями, ступень большого диаметра наружной поверхности которого расположена между верхней и нижней ступенями, а ступень большого диаметра внутренней полости штока имеет диаметр больше наружного диаметра верхней части штока, согласно изобретению корпус и нижний переходник выполнены с совмещенными сквозными радиальными каналами с размещенными в них узлами стопорения, каждый из которых выполнен в виде подпружиненного пальца с кольцевым буртом и фиксатором, образующими рабочую камеру для размещения пружины и сообщенную с внутренней полостью нижнего переходника каналом, перекрытым в исходном положении нижней ступенью штока, при этом последняя одновременно служит для ограничения осевого перемещения пальцев.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что:

- радиальный канал в нижнем переходнике и фиксатор выполнены в виде винтовой пары;

- радиальные каналы в нижнем переходнике и размещенные в них пальцы выполнены с конгруэнтными ступенчатыми поверхностями;

- корпус и нижний переходник выполнены с дополнительной левой резьбой, при этом узел стопорения расположен по высоте между двумя левыми резьбами;

- нижний переходник выполнен на внутренней поверхности с резьбой под ловильный инструмент, при этом резьба расположена выше узла соединения.

На фиг.1 изображен общий вид разъединительного устройства; на фиг.2 - узел стопорения в увеличенном масштабе.

Отсоединитель содержит корпус 1, соединенный с верхним и нижним переходниками 2 и 3, шток 4 и узлы стопорения. Шток 4 выполнен со ступенчатыми наружной и внутренней поверхностями соответственно 5а, 5в, 5с и 6а, 6в. При этом ступень большего диаметра 5в наружной поверхностью расположена между верхней 5а и нижней 5с ступенями, выполненными в виде поршней, а диаметр большей ступени 6в внутренней поверхности штока 4 больше наружного диаметра ступени 5а.

Такое выполнение штока 4, с одной стороны, позволяет извлечь его после разъединения отсоединителя вместе с корпусом 1, верхним переходником 2 и свободной частью бурильной колонны, а с другой стороны, это обеспечивает осевое перемещение штока относительно корпуса 1 и тем самым расфиксацию узла стопорения. Верхний переходник 2, соединенный с корпусом 1 посредством правой резьбы 7, выполнен с каналом 8, сообщающим внутреннюю полость корпуса 1 с затрубным пространством. Этот канал может быть в некоторых случаях (например, при наличии большого количества шлама на забое) оснащен обратным клапаном с седлом 9. Нижний переходник 3 выполнен с седлом под бросовый клапан 10, конусной резьбой 11 под ловильный инструмент и соединен с корпусом 1 посредством левой резьбы 12а и дополнительной левой резьбы 12в разного диаметра, одна из которых расположена выше, а другая - ниже узлов стопорения, каждый из которых включает палец 13 ступенчатой формы с кольцевым буртом 14 и резьбовой фиксатор 15 с пружиной 16, размещенной между ними. Количество узлов стопорения выбирается в зависимости от величины передаваемого крутящего момента с учетом прочности материала, используемого для изготовления пальцев. Последние устанавливаются в совмещенных сквозных радиальных каналах 17 и 18 соответственно корпуса 1 и нижнего переходника 3, причем канал 18 и наружная поверхность ступенчатой части пальцев 13 выполнены конгруэнтной формы. Кольцевой бурт 14 совместно с фиксатором 15 образуют рабочую камеру 19, соединенную с полостью нижнего переходника 3 посредством канала 20, который в исходном положении перекрыт нижней ступенью штока 4, размещенного в полости корпуса 1 и зафиксированного от осевого перемещения несколькими подпружиненными шаровыми стопорами 21. Рабочие элементы стопоров 21 (шары) закреплены в радиальных каналах ступени 5в с возможностью взаимодействия с кольцевыми канавками 22 и 23 на внутренней поверхности корпуса 1. Канавки 22 служат для фиксации штока 4 относительно корпуса 1 в исходном положении, а канавки 23 - после разъединения отсоединителя.

Монтаж устройства осуществляют в следующей последовательности. Вначале в радиальных каналах 18 нижнего переходника 3 устанавливают узлы стопорения таким образом, чтобы торцы пальцев 13 не выступали над его наружной поверхностью. После этого соединяют корпус 1 с нижним переходником 3 посредством левой резьбы 12а и дополнительной левой резьбы 12в и совмещают их радиальные каналы 17 и 18. Затем устанавливают шток 4 и фиксируют его относительно корпуса 1 подпружиненными стопорами 21, при этом нижний торец штока отжимает выступающие торцы пальцев 13. Последние, перемещаясь в радиальных каналах 18, входят в зацепление с корпусом 1 и тем самым предохраняют левые резьбы от развинчивания в процессе работы. При перемещении пальцев 13 через каналы 17 и 18 одновременно осуществляется взвод пружин 16, усилие сжатия которых регулируется резьбовым фиксатором 15. Для этой же цели можно использовать и специальные резьбовые стержни, которые вводятся через радиальные каналы 17 корпуса 1 и соединятся с резьбовым каналом 24 на торце пальцев 13. После этого пальцы 13 втягиваются в каналы 17 корпуса и фиксируются нижним торцом штока 4. Последним при монтаже устанавливается верхний переходник 2.

В собранном виде разъединительное устройство включают в состав компоновки бурового инструмента над турбобуром, колонковым снарядом или другой частью компоновки, имеющей наибольший диаметр. В процессе бурения крутящий момент передается через верхний переходник 2, корпус 1, пальцы 13 и нижний переходник 3. В случае прихвата инструмента через колонну труб сбрасывают легко разрушаемый клапан 10, который перекрывает проходной канал нижнего переходника 3. Под давлением промывочной жидкости шток 4 за счет разности площадей ступеней 5а и 6в поднимается вверх, вытесняя через каналы 8 находящуюся в надпоршневой полости промывочную жидкость и преодолевая сопротивление стопоров 21. После подъема штока 4 выше пальцев 13, последние под действием пружин 16 и давления жидкости в рабочей камере 19, куда она поступает через наклонные каналы 20 из полости отсоединителя, выводятся из зацепления с корпусом 1 и утапливаются в радиальных каналах 18 нижнего переходника 3. При этом шток 4 фиксируется относительно корпуса 1 стопорами 21, которые входят в кольцевую канавку 23. Затем вращением бурильной колонны вправо производят разъединение устройства по левой резьбе 12а и дополнительной левой резьбе 12в. После разъединения колонны, что определяется уменьшением веса на крюке, все элементы устройства, кроме нижнего переходника 3 с пальцами 13 и клапаном 10, вместе с бурильной колонной поднимаются на поверхность.

Предложенная конструкция разъединителя позволяет использовать независимо от диаметра скважины пальцы 13 необходимого диаметра, что гарантирует возможность передачи значительного крутящего момента без их деформации. При этом благодаря совместному использованию давления промывочной жидкости и усилия пружин 16 повышается надежность срабатывания узлов стопорения. Этому способствует и использование левой резьбы 12а и дополнительной левой резьбы 12в, обеспечивающих бесконсольное соединение корпуса 1 и нижнего переходника 3. Это позволяет сохранить соосность радиальных каналов 17 и 18 и тем самым избежать деформации пальцев 13. Наличие ловильной резьбы 11 в нижнем переходнике 3 позволяет осуществлять быстрое соединение с прихваченной частью бурильной колонны, спускаемой совместно с другими вспомогательными устройствами (яссами, вибраторами и т.д.) для ликвидации аварии.

Все это повышает надежность и эффективность работы предложенного отсоединителя.

Формула изобретения

1. Отсоединитель, включающий корпус, верхний и нижний переходники, первый из которых соединен с корпусом посредством правой, а второй - посредством левой резьбы с узлами ее стопорения и выполнен с седлом под бросовый клапан, и размещенный в полости корпуса подвижный шток, зафиксированный в исходном положении от осевого перемещения и выполненный со ступенчатыми наружными и внутренними поверхностями, ступень большого диаметра наружной поверхности которого расположена между верхней и нижней ступенями, а ступень большого диаметра внутренней полости штока имеет диаметр больше наружного диаметра верхней ступени штока, отличающийся тем, что корпус и нижний переходник выполнены с совмещенными сквозными радиальными каналами с размещенными в них узлами стопорения, каждый из которых выполнен в виде подпружиненного пальца с кольцевым буртом и фиксатором, образующими рабочую камеру для размещения пружины и сообщенную с внутренней полостью нижнего переходника каналом, перекрытым в исходном положении нижней ступенью штока, при этом последняя одновременно служит для ограничения осевого перемещения пальцев.

2. Отсоединитель по п.1, отличающийся тем, что радиальный канал в нижнем переходнике и фиксатор пальца выполнены в виде винтовой пары.

3. Отсоединитель по п.1, отличающийся тем, что радиальные каналы в нижнем переходнике и размещенные в них пальцы выполнены с конгруэнтными ступенчатыми поверхностями.

4. Отсоединитель по п.1, отличающийся тем, что корпус и нижний переходник выполнены с дополнительной левой резьбой, при этом узел стопорения расположен по высоте между двумя левыми резьбами.

5. Отсоединитель по п.1, отличающийся тем, что нижний переходник выполнен на внутренней поверхности с резьбой под ловильный инструмент, при этом резьба расположена выше узла стопорения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2