Разъединительное устройство

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к устройствам, предназначенным для отсоединения свободной части колонны труб от прихваченной в скважине. Техническим результатом является повышение надежности работы устройства и значительное сокращение непроизводительной затраты времени. Разъединительное устройство включает составной корпус, состоящий из верхней и нижней частей, соединенных между собой посредством шарового затвора, размещенного в радиальном канале корпуса, перекрытом седлом под бросовый клапан. Седло под бросовый клапан выполнено с кольцевой проточкой на наружной поверхности для размещения шарового затвора при разъединении составного корпуса и снабжено фиксатором в виде пружины, размещенной между нижним торцом седла и уступом верхней части корпуса. При этом кольцевая проточка седла в исходном положении расположена выше радиального канала корпуса с шаровым затвором и выполнена наклонной вниз. Верхняя часть составного корпуса выполнена с уступом под седло бросового клапана. Для передачи крутящего момента верхняя и нижняя части корпуса выполнены с ответными кулачками. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к противоаварийному инструменту, а именно к разъединительным устройствам, предназначенным для отсоединения свободной части колонны труб от прихваченной части 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. 21В 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 разъединительное устройство, включающее составной корпус, состоящий из верхней и нижней частей, телескопически соединенных между собой посредством шарового затвора, размещенного в радиальном канале корпуса, перекрытым седлом под бросовый клапан, зафиксированный от осевого перемещения (см. патент России №2136840, кл. Е21В 17/06, 1999 г.).

Данное устройство имеет более простую конструкцию по сравнению с аналогом, что значительно упрощает технологию его изготовления и снижает стоимость затрат на проведение работ по разъединению колонны.

К отрицательным сторонам прототипа можно отнести недостаточную надежность из-за определенной сложности определения времени срабатывания шарового затвора и необходимость проведения дополнительных работ для освобождения проходного канала колонны от продавочной пробки и шарового затвора с целью проведения дальнейших работ. Эти недостатки особо проявляются в случае использования разъединительного устройства при бурении скважин для освобождения прихваченной части колонны.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение надежности работы и сокращение непроизводительных затрат времени на освобождение прихваченной колонны и последующего бурения.

Указанный технический результат достигается тем, что в разъединительном устройстве, включающем составной корпус, состоящий из верхней и нижней частей, телескопически соединенных между собой посредством шарового затвора, размещенного в радиальном канале корпуса, перекрытым седлом под бросовый клапан, зафиксированный от осевого перемещения, согласно изобретению, седло под бросовый клапан выполнено с кольцевой проточкой на наружной поверхности для размещения шарового затвора при разъединении составного корпуса, при этом верхняя часть составного корпуса выполнена с уступом под седло бросового клапана, а кольцевая проточка его в исходном положении расположена выше радиальных каналов корпуса.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что:

- кольцевая проточка под шаровой затвор в седле выполнена наклонной от наружной поверхности седла в сторону его оси;

- верхняя часть корпуса выполнена с радиальными каналами, перекрытыми в исходном положении седлом под бросовый клапан;

- седло под бросовый клапан снабжено фиксатором в виде пружины, размещенной между нижним торцом седла и уступом верхней части корпуса.

- верхняя и нижняя части корпуса выполнены с ответными кулачками для передачи крутящего момента

На чертеже изображен общий вид разъединительного устройства (на левой половине - в исходном положении, на правой - после срабатывания).

Разъединительное устройство переходник содержит составной корпус, состоящий из верхней и нижней частей 1 и 2, соответственно, и седло 3 под бросовый шаровой клапан 4. Верхняя и нижняя части 1 и 2 корпуса соединены между собой посредством шарового затвора. Шаровой затвор образован несколькими шарами 5, установленными в совмещенных радиальных каналах 6 и 7 верхней и нижней частей 1 и 2 корпуса и зафиксированными в исходном положении с наружной стороны пробкой 15, а с внутренней стороны - седлом 3 клапана 4. Количество шаровых затворов выбирается в зависимости от условий работы. На наружной поверхности седла 3 выполнена кольцевая проточка 8 с наклонными стенками от наружной поверхности вниз в сторону его оси. Верхняя часть 1 корпуса выполнена с радиальными каналами 16 для слива промывочной жидкости, перекрытыми в исходном положении седлом 3 и служащими для контроля срабатывания разъединителя. Седло 3 в исходном положении фиксируется посредством пружины 9, установленной между уступом 10 верхней части 1 корпуса и нижним торцом седла 3. От перемещения вверх седло 3 фиксируется стопорным разрезным кольцом 11. Для герметизации разъединителя используются уплотнительные элементы 12, а для разгрузки шарового затвора от передачи крутящего момента верхняя и нижняя части 1 и 2 корпуса выполнены с ответными кулачками 13 и 14.

Принцип работы устройства заключается в следующем. До соединения верхней и нижней частей 1 и 2 в полости верхней части 1 устанавливают седло 3 вместе с пружиной 9 и фиксируют его разрезным кольцом 11. Затем совмещают кулачки 13 и 14 верхней и нижней частей 1 и 2 и соединяют их шаровым затвором. При совмещении кулачков 13 и 14 должны совпасть и радиальные каналы 6 и 7 верхней и нижней частей 1 и 2 корпуса. После установки шаров 5 в каналах 6 и 7 последние запираются пробкой 15 и посредством резьб 17 разъединительное устройство устанавливают в заданном месте бурильной колонны или колонны НКТ. В случае возникновения прихвата бурильной колонны или НКТ с поверхности через полость труб сбрасывают клапан 4, который перекрывает проходное сечение седла 3. Путем увеличения давления промывочной жидкости в полости труб седло 3 вместе с клапаном 4 опускается вниз и при совмещении его кольцевой проточки 8 с радиальными каналами 6 и 7 шары 5 попадают в кольцевую проточку 8 и верхняя часть 1 корпуса разъединяется от его нижней части 2 путем приложения только осевой нагрузки. Этому способствует и использование в разъединителе кулачков, которые воспринимают крутящий момент, а шаровой затвор работает в основном на передачу только осевой нагрузки, что исключает заклинивание шаров в радиальных каналах 6 и 7. Момент срабатывания разъединителя в первую очередь фиксируется на поверхности резким падением давления промывочной жидкости, вызванным открытием радиальных каналов 6, а затем и уменьшением осевой нагрузки на крюке. После этого верхняя часть 1 корпуса вместе с седлом 3, клапаном 4 и пружиной 9 на колонне труб поднимается на поверхность. В скважине остается только нижняя часть колонны труб и открытая нижняя часть корпуса 2, позволяющая использовать любые ловильные инструменты для ликвидации аварии.

Предложенная конструкция разъединительного устройства повышает надежность его работы благодаря исключению операции вращения колонны при освобождении свободной части колонны от прихваченной и значительно сокращает затраты времени на освобождение ликвидации аварии, связанной с прихватом колонны, а следовательно, и материальные затраты на ликвидацию аварий.

1. Разъединительное устройство, включающее составной корпус, состоящий из верхней и нижней частей, телескопически соединенных между собой посредством шарового затвора, размещенного в радиальном канале корпуса, перекрытым седлом под бросовый клапан, зафиксированный от осевого перемещения, отличающееся тем, что седло под бросовый клапан выполнено с кольцевой проточкой на наружной поверхности для размещения шарового затвора при разъединении составного корпуса, при этом верхняя часть составного корпуса выполнена с уступом под седло бросового клапана, а кольцевая проточка седла в исходном положении расположена выше радиальных каналов корпуса.

2. Разъединительное устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцевая проточка под шаровой затвор в седле выполнена наклонной вниз от наружной поверхности седла в сторону его оси.

3. Разъединительное устройство по п.1, отличающееся тем, что седло под бросовый клапан снабжено фиксатором в виде пружины, размещенной между нижним торцом седла и уступом верхней части корпуса.

4. Разъединительное устройство по п.1, отличающееся тем, что верхняя часть корпуса выполнена с радиальными каналами, перекрытыми в исходном положении седлом под бросовый клапан.

5. Разъединительное устройство по п.1, отличающееся тем, что верхняя и нижняя части корпуса выполнены с ответными кулачками для передачи крутящего момента.