ОТСОЕДИНИТЕЛЬ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ Российский патент 1997 года по МПК E21B17/06 

Изобретение относится к буровому инструменту, а именно к отсоединителям гидравлического типа, предназначенным для разъединения бурильной колонны в случае прихвата инструмента в скважине.

Известны отсоединители, включающие верхнюю и нижнюю части, соединенные посредством ленточной резьбы, и бронзовую шайбу, установленную между торцами соединяемых частей [1]
Недостатком его является необходимость вращения колонны влево, что не всегда приводит к разъединению в заданном месте, т.е. по ленточной резьбе что в свою очередь может привести к развинчиванию колонны в нескольких местах и осложнить аварию.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является отсоединитель гидравлический, содержащий корпус, соединенный правой резьбой с верхним переходником, левой резьбой и фиксатором с нижним переходником, установленный в полости корпуса, полый шток поршнем и стопором от осевого перемещения, сливные каналы и седло под бросовый клапан [2]
Недостатком прототипа является сложность конструкции и недостаточная надежность в работе, особенно при бурении по трещиноватым породам и по породам, склонным к обвалообразованию, связанная с тем, что при наличии сильной вибрации (например, при бурении по трещиноватым породам) возможно преждевременное срабатывание узла фиксации корпуса с нижним переходником.

В связи с этим задачей изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности его работы.

Поставленная задача решается тем, что в отсоединителе гидравлическом, содержащем корпус, соединенный правой резьбой с верхним переходником, левой резьбой и фиксатором с нижним переходником, установленный в полости корпуса полый шток с поршнем и стопором от осевого перемещения, сливные каналы и седло под бросовый клапан, узел фиксации левой резьбы выполнен в виде эксцентричного соединения корпуса, нижнего переходника и полого штока, при этом эксцентричное соединение выполнено в виде совмещенных эксцентричных каналов в нижней части корпуса и верхней части нижнего переходника, в которых установлена эксцентричная часть полого штока, выполненная в его нижней части, причем седло под бросовый клапан выполнено в нижнем переходнике.

Решению поставленной задачи способствует также выполнение стопора от осевого перемещения штока в виде раздельно подпружиненного стержня, размещенного в радиальном канале корпуса и совмещенного с кольцевой проточкой, выполненной на наружной поверхности полого штока, при этом шток выполнен с дополнительной кольцевой проточкой, расположенной ниже основной проточки на расстоянии, равном не менее высоты участка взаимодействия эксцентричной части штока с нижним переходником, причем глубина дополнительной проточки больше, чем у основной, а сливные каналы выполнены в нижнем переходнике.

Выполнение узла фиксатора левой резьбы в виде эксцентричного соединения корпуса, нижнего переходника и полого штока позволяет передавать значительный крутящий момент без деформации элементов фиксатора, что значительно повышает надежность работы отсоединителя и обеспечивает использование бурового инструмента, с которым он применяется на форсированных режимах.

Применение радиально подпружиненного фиксатора также способствует повышению надежности его работы благодаря уменьшению вероятности попадания шлама в полость радиального канала, где размещен фиксатор.

Выполнение дополнительной кольцевой проточки на штоке гарантирует стопорение узла фиксации левой резьбы в нерабочем положении, а выполнение канавки с большей глубиной исключает срабатывание узла фиксации при сбрасывании давления в полости отсоединителя. Выбор расстояния между кольцевыми проточками штока обусловлен гарантированной фиксацией штока в нерабочем положении.

Расположение сливных каналов в нижнем переводнике обеспечивает получение сигнала о срабатывании узла фиксации по падению давления на манометре. Кроме того, эти каналы могут быть использованы для размыва шламовой пробки и тем самым ликвидации прихвата.

Повышение надежности работы отсоединителя способствует также и установка поршня полого штока в исходном положении с упором на кольцевой бурт корпуса. Это разгружает подпружиненный фиксатор от осевых нагрузок в процессе нормальной работы бурового инструмента, что способствует увеличению ресурса работы фиксатора и предохраняет от преждевременного срабатывания.

На чертеже представлен общий вид отсоединителя, продольный разрез.

Отсоединитель содержит корпус 1, на одном конце которого установлен верхний переходник 2, имеющий резьбу для соединения с бурильной колонной 3. Другой конец корпуса 1 посредством левой резьбы 4 соединен с нижним переходником 5, имеющим резьбу для соединения с забойным двигателем, УБТ или колонковой трубой 6 и седло под бросовый клапан 7. Внутри корпуса 1 установлен полый шток 8 с двухcтупенчатым поршнем, причем нижняя ступень 9 эксцентрично смещена относительно верхней ступени 10 и размещена в совмещенных эксцентричных каналах 11 и 12 корпуса и переходника 5, образующих совместно узел фиксации для левой резьбы 4. На наружной поверхности нижней ступени 9 поршня выполнены основные и дополнительные кольцевые проточки соответственно 13а 13б для взаимодействия со стопором 14, установленным в эксцентрично выполненной части корпуса 1. Расстояние "h₁" между проточками 13а и 13б выбирается равным или больше высоты "h₂" участка взаимодействия нижнего переходника 5 и поршня 9, при этом глубина нижней проточки 13б больше, чем у верхней. Верхний переходник 2 снабжен каналом 15, соединяющим затрубное пространство с надпоршневой полостью 16. Поршни 9 и 10 снабжены уплотнительными элементами 17. Нижний переходник 5 выполнен со сливными каналами 18.

Отсоединитель работает следующим образом. После совмещения эксцентричных каналов 11 и 12 корпуса 1 и нижнего переходника 5 устанавливают шток 8 с поршнями 9 и 10 и фиксируют подпружиненным стопором 14 от осевого перемещения. После этого присоединяют верхний переходник 2 и отсоединитель включается в состав бурового инструмента между УБТ, забойным двигателем или колонковой трубой 6 и бурильными трубами 3. Передача крутящего момента осуществляется через корпус 1 шток с поршнями 8 нижний переходник 5. В случае прихвата, например, колонковой трубы 6 забрасывают клапан 7 и под давлением нагнетаемой жидкости поршни 9 и 10 вместе со штоком 8, преодолевая сопротивление стопора 14, поднимаются. При этом промывочная жидкость, которая могла попасть в надпоршневую полость 16, удаляется через канал 15.

При выполнении нижнего переходника 5 со сливными каналами 18 последний при их открывании используются для освобождения прихваченной колонны путем подачи промывочной жидкости в затрубное пространство. Кроме того, открытие каналов 18 служит сигналом о срабатывании отсоединителя по снижению давления на манометре. Суммарное проходное сечение каналов 18 выбирают меньше проходного сечения штока 8, поэтому при прокачке промывочной жидкости через каналы 18 поршень 9 продолжает подниматься и, дойдя до второй (нижней) проточки, он фиксируется стопором 14. Достигается это выполнением нижней кольцевой проточки с большей глубиной, благодаря чему усилие для отжатия стопора 14 увеличивается в несколько раз. На поверхности этот момент отмечается повышением давления на манометре насоса и служит сигналом о выходе поршня 9 из переходника 5. После этого путем вращения бурильной колонны 3 вправо разъединяют корпус 1 с нижнего переходника 5 по левой резьбе 4. При этом все элементы отсоединителя, кроме нижнего переходника 5 с клапаном 7 поднимаются на поверхность, что сокращает затраты на проведение дальнейших работ по ликвидации прихвата.

Применение предложенного гидравлического отсоединителя позволяет снизить затраты на ликвидацию аварий, связанных с прихватом бурового инструмента, за счет надежности работы отсоединителя.

Использование: для ликвидации аварий, связанных с прихватом бурового инструмента. Сущность изобретения: отсоединение колонны труб от прихваченной части инструмента осуществляется по левой резьбе, соединяющей корпус с инструментом путем разблокирования узла фиксации левой резьбы, выполненного в виде эксцентричного соединения корпуса, нижнего переходника и штока. Разблокировка осуществляется путем перемещения штока с поршнем после сброса клапана нижнего переходника. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Отсоединитель гидравлический, включающий корпус, соединенный правой резьбой с верхним переходником, левой резьбой и узлом фиксации с нижним переходником, установленный в полости корпуса полый шток с поршнем и стопором от осевого перемещения, сливные каналы и седло под бросовый клапан, отличающийся тем, что седло под бросовый клапан выполнено в нижнем переходнике, нижняя часть полого штока выполнена эксцентричной, а осевые каналы нижней части корпуса и нижнего переходника выполнены эксцентричными и совмещены, причем эксцентричная часть полого штока расположена в последних и образует узел фиксации левой резьбы. 2. Отсоединитель по п. 1, отличающийся тем, что стопор от осевого перемещения штока выполнен в виде радиально подпружиненного стержня, размещенного в радиальном канале корпуса, а полый шток для размещения стержня выполнен с кольцевой проточкой.