ОТСОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ ПЕРЕВОДНИК Российский патент 2003 года по МПК E21B17/06 E21B31/113 

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 отсоединительный переводник, 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, диаметр большей ступени внутренней полости которого 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, определенную сложность изготовления, связанную с необходимостью точного совмещения осевых отверстий для стопорных пальцев трех сопрягаемых деталей: поршня, корпуса и нижнего переходника и наличием специального фиксатора для штока, а также ограниченную область его применения. Последнее связано с невозможностью его использования, равно как и других известных разъединительных устройств, совместно с забойными двигателями: турбобурами, гидроударниками и т.д.

В связи с изложенным технической задачей изобретения является повышение надежности работы, упрощение технологии изготовления разъединительного устройства и расширение области его применения.

Указанная техническая задача решается тем, что в отсоединительном переводнике, 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 наружной и внутренней поверхностями, диаметр большей ступени внутренней полости которого больше наружного диаметра верхней ступени 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 полого 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, наружная поверхность которого выполнена с кольцевой проточкой для взаимодействия с торцами пальцев.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что:
- отсоединительный переводник снабжен втулкой, размещенной в полости верхнего переходника, при этом втулка и переходник выполнены с наклонными к центру каналами для размещения бросового клапана, причем наклонный канал втулки в рабочем положении смещен вверх относительно наклонного канала переходника;
- ступень большего диаметра наружной поверхности штока выполнена в виде съемного элемента, преимущественно, в виде диска с диаметром, большим минимального диаметра внутренней поверхности корпуса.

- 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;
- резьба под ловильный инструмент выполнена в верхней части на внутренней поверхности нижнего переходника.

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

Отсоединительный переводник содержит корпус 1, соединенный с верхним и нижним переходниками 2 и 3, шток 4 и узел стопорения. Верхний переводник 2 может быть выполнен с каналом 5, сообщающим полость корпуса 1 с затрубным пространством. При наличии значительного количества шлама в скважине с целью исключения зашламования резьбовых соединений для перекрытия канала 5 используется обратный клапан. Однако наиболее приемлемым вариантом является выполнение канала 5, соединяющего полость корпуса 1 с затрубным пространством непосредственно в стенке корпуса 1. Шток 4 выполнен со ступенчатыми наружной и внутренней поверхностями соответственно 6 и 7. При этом ступень 6 большего диаметра наружной поверхности штока 4 расположена между верхней и нижней ступенями, выполненными в виде поршней. Ступень 7 большего диаметра внутренней поверхности штока 4, расположенная в его нижней части, имеет диаметр d₂, больший наружного диаметра d₁ верхней ступени. Верхний переходник 2 соединен с корпусом 1 посредством правой резьбы и снабжен втулкой 19, размещенной в полости корпуса 1 и выполненной с наклонным к оси устройства каналом 20. Втулка 19 соединена с верхним переходником 2 посредством калиброванного штифта 21, усилие для среза которого меньше, чем усилие для осевого перемещения штока 4. Наклонный канал 20 предназначен для размещения шарового клапана 24, который устанавливается через наклонный канал 22 в верхнем переходнике 2, запираемый после установки шарового клапана 24, как правило, съемной пробкой 23. Для стопорения шарового клапана 24 в исходном положении радиальный наклонный канал 20 втулки 19 смещен вверх относительно канала 22 переходника 2.

Нижний переходник 3 выполнен с седлом 25 под шаровой клапан 24, конической резьбой 26, под ловильный инструмент и соединен с корпусом 1 посредством основной и дополнительной левых резьб 8 и 27 разного диаметра, одна из которых расположена выше, а другая - ниже узлов стопорения. Каждый узел стопорения включает полый палец 9 ступенчатой формы с кольцевым буртом 10 и резьбовым фиксатором 11 с пружиной 12, размещенной между ними. Количество полых пальцев 9 выбирается в зависимости от величины передаваемого крутящего момента с учетом прочности используемого для их изготовления материала. Полые пальцы 9 устанавливаются в совмещенных сквозных радиальных каналах 15 и 16 соответственно корпуса 1 и нижнего переходника 3, причем форма канала 15 конгруэнтна наружной поверхности ступенчатой части полых пальцев 9. Кольцевой бурт 10 совместно с фиксатором 11 образуют рабочую камеру 13, соединенную с полостью нижнего переходника 3 посредством канала 14. Канал 14 в исходном положении перекрыт нижней ступенью штока 4, размещенного в полости корпуса 1 и зафиксированного от осевого перемещения подпружиненными стопорными полыми пальцами 9, сферические головки которых входят в кольцевую проточку 17, выполненную на наружной поверхности штока 4. Последний снабжен съемным элементом, например диском 18, соединенным со штоком 4 резьбой. Диск 18, образующий ступень большого диаметра штока 4, имеет наружный диаметр больше минимального внутреннего диаметра корпуса 1. Это гарантирует подъем штока 4 совместно с корпусом 1 после разъединения устройства.

Монтаж устройства осуществляют в следующей последовательности. Вначале в радиальных каналах 15 нижнего переходника 3 устанавливают узлы стопорения таким образом, чтобы торцы полых пальцев 9 не выступали над его наружной поверхностью. После этого соединяют корпус 1 с нижним переходником 3 посредством левых резьб 8 и 27 и совмещают их радиальные каналы 15 и 16. Затем устанавливают шток 4 и фиксируют его относительно нижнего переходника 3 подпружиненными стопорными полыми пальцами 9. При перемещении штока 4 вниз нижний торец его отжимает выступающие торцы пальцев 9, которые, перемещаясь в радиальных каналах 15 и 16, входят в зацепление с корпусом 1 и тем самым предохраняют левые резьбы 8 и 27 от развинчивания в процессе работы. При перемещении полых пальцев 9 через каналы 15 и 16 одновременно происходит взвод пружин 16, усилие сжатия которых регулируется резьбовым фиксатором 11. Последним при монтаже устанавливается верхний переходник 2.

В собранном виде разъединительное устройство включают в состав компоновки бурового инструмента в нужном месте, например над турбобуром, колонковым снарядом или другой частью компоновки, имеющей наибольший диаметр. В процессе бурения крутящий момент передается через верхний переходник 2, корпус 1, полые пальцы 9 и нижний переходник 3. В случае прихвата инструмента повышают давление жидкости до заданного значения, при котором происходит срез калиброванного штифта 21. После этого втулка 19 перемещается вниз, и его наклонный канал 20 совмещается с наклонным каналом 22 верхнего переходника 2, и шаровой клапан 24, выполняемый из легко разрушаемого материала, скатывается через осевой канал штока 4 и садится на седло 25, перекрывая проходной канал нижнего переходника 3. Под давлением промывочной жидкости шток 4 за счет разности диаметров d₁ и d₂ наружной поверхности верхней ступени 6 и внутренней поверхности большей ступени 7 поднимается вверх, вытесняя через каналы 5 находящуюся в надпоршневой полости промывочную жидкость и преодолевая сопротивление стопорных полых пальцев 9. После подъема штока 4 выше полых пальцев 9, последние под действием пружин 12 и давления жидкости в рабочей камере 13, куда она поступает через наклонные каналы 14 из полости отсоединителя, выводятся из зацепления с корпусом 1 и утапливаются в радиальных каналах 15 нижнего переходника 3. Этот момент на поверхности фиксируется резким падением давления благодаря выполнению пальцев 9 полыми. После этого вращением бурильной колонны вправо производят разъединение устройства по левым резьбам 8 и 27. После разъединения колонны, что определяется уменьшением веса на крюке, все элементы устройства, кроме нижнего переходника 3 с полыми пальцами 9 и шаровым клапаном 24, вместе с бурильной колонной поднимаются на поверхность. Шаровой клапан 24, выполняемый из легко разрушаемого материала, через некоторое время под действием промывочной жидкости разрушается и освобождает проходной канал. При необходимости этот процесс может быть ускорен за счет подачи порции раствора со специальными добавками.

Предложенная конструкция разъединителя позволяет использовать независимо от диаметра скважины полые пальцы 9 необходимого диаметра, что гарантирует возможность передачи значительного крутящего момента без их деформации. При этом благодаря совместному использованию давления промывочной жидкости и усилия пружин 12 повышается надежность срабатывания узлов стопорения. Этому способствует и использование двух левых резьб 8 и 27, обеспечивающих бесконсольное соединение корпуса 1 и нижнего переходника 3 и позволяющих сохранить соосность радиальных каналов 15 и 16 и тем самым избежать деформаций полых пальцев 9. Наличие ловильной резьбы 26 в нижнем переходнике 3 позволяет осуществлять быстрое соединение бурильной колонны, спускаемой совместно с другими вспомогательными устройствами (яссами, вибраторами и т.д.) для ликвидации аварии, с прихваченной частью бурового инструмента.

Все это повышает надежность и эффективность работы предложенного отсоединителного переводника и тем самым снижает стоимость проведения буровых работ.

Изобретение относится к противоаварийному инструменту, а именно к разъединительным устройствам, предназначенным для отсоединения свободной части колонны труб от прихваченной в скважине. Сущность изобретения заключается в том, что устройство включает корпус, верхний и нижний переходники, первый из которых соединен посредством правой, а второй - посредством левой резьбы с узлом ее стопорения и выполнен с седлом под бросовый клапан. В полости корпуса размещен подвижный шток, зафиксированный в исходном положении от осевого перемещения и выполненный со ступенчатыми наружными и внутренними поверхностями, диаметр большей ступени внутренней полости которого 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 полого 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, наружная поверхность которого выполнена с кольцевой проточкой для взаимодействия с торцами пальцев. Изобретение позволяет повысить надежность работы и расширить область применения устройства. 5 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Отсоединительный переводник, 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, диаметр большей ступени внутренней полости которого 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 полого 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, наружная поверхность которого выполнена с кольцевой проточкой для взаимодействия с торцами пальцев. 2. Отсоединительный переводник по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен втулкой, размещенной в полости верхнего переходника, при этом втулка и переходник выполнены с наклонными к центру каналами для размещения бросового клапана, причем наклонный канал втулки в исходном положении смещен вверх относительно наклонного канала переходника. 3. Отсоединительный переводник по п. 1, отличающийся тем, что ступень большего диаметра наружной поверхности штока выполнена в виде съемного элемента, преимущественно, в виде диска, с диаметром, большим минимального диаметра внутренней поверхности корпуса. 4. Отсоединительный переводник по п. 1, отличающийся тем, что радиальные каналы в нижнем переходнике и размещенные в них пальцы выполнены с конгруэнтными ступенчатыми поверхностями. 5. Отсоединительный переводник 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. 6. Отсоединительный переводник по п. 1, отличающийся тем, что нижний переходник выполнен на внутренней поверхности с резьбой под ловильный инструмент, при этом резьба расположена выше узлов стопорения.