МЕХАНИЧЕСКИЙ ЯСС Российский патент 2004 года по МПК E21B31/107 

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности, а именно к устройствам для ликвидации прихватов бурильных труб в скважине ударным методом.

Известен механический ясс, включающий корпус с ударным выступом, полый шток с ответным выступом, узел фиксации штока относительно корпуса. Узел фиксации содержит цангу, жестко связанную со штоком, удерживающее кольцо, внутри которого размещены три сегмента, установленные в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения и радиального перемещения в расширенной части корпуса, причем при зарядке ясса цанга взаимодействует с сегментами в расширенной части корпуса, при срабатывании - в суженной его части (см. патент США №4646830, по кл. Е 21 В 31/107).

Эффективность работы такого устройства невысокая, поскольку в данной конструкции площадь взаимодействующих поверхностей узла фиксации (цанга-сегменты) небольшая, что приводит к значительному усилию на них и, как следствие, к преждевременному износу. Износ тем быстрее, чем больше усилие требуется для срабатывания устройства. В результате ясс перестает выполнять свои функции.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является механический ясс по авт. свид. СССР, №1518483, кл. Е 21 В 31/107, включающий корпус с наковальней, телескопически установленный в нем полый шток с ударником и наружным выступом, узел расцепления выполнен в виде установленной в корпусе разрезной пружинной втулки с внутренним выступом для взаимодействия с наружным выступом полого штока, который снабжен рядом телескопически связанных втулок, верхняя из которых телескопически установлена в полом штоке, втулки выполнены с наружными выступами, а полый шток - с дополнительными наружными выступами, выступы на втулках и полом штоке последовательно расположены в продольной плоскости, а их количество увеличивается в арифметической прогрессии с разностью прогрессии, равной единице, от одного на нижней втулке до максимального количества на полом штоке, при этом диаметры по наружным выступам втулок равномерно увеличиваются от минимального на нижней втулке до максимального на полом штоке, разрезная пружинная втулка имеет последовательно расположенные в продольной плоскости под основным внутренним выступом дополнительные внутренние выступы, выполненные с возможностью взаимодействия каждого из них с нижним выступом каждой из втулок в выдвинутом положении последних, при этом дополнительные внутренние выступы разрезной пружинной втулки имеют равномерно увеличивающуюся высоту от высоты основного внутреннего выступа, а расстояние от основного до нижнего дополнительного наружного выступа полого штока равно сумме рабочих ходов втулок.

Недостатком данного ясса является то, что осевое усилие, требуемое для срабатывания его узла расцепления, ограничено предельными размерами самой разрезной пружинной втулки и не зависит от количества взаимодействующих выступов. А значит, и сила удара ясса также будет ограничена этим обстоятельством. Это происходит потому, что осевое усилие, требуемое для срабатывая ясса, находится в прямой зависимости от усилия, требуемого для разжатия разрезной втулки в радиальном направлении. Наибольшее сопротивление разжатию втулки будет оказывать самый нижний ее выступ, как наиболее утолщенный и ближайший к ее основанию, и усилие для срабатывания данного ясса будет определяться в основном силой сопротивления, оказываемой нижним выступом втулки.

Следующим недостатком данного ясса является то, что количество циклов (ударов), получаемых при его работе, ограничено временем износа наиболее нагруженной пары взаимодействующих выступов. А поскольку износ взаимодействующих выступов не равномерен, то уменьшается время работы устройства в целом.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения эффективности ликвидации прихвата за счет увеличения усилия передаваемого колонне труб, обеспечения возможности его регулирования и увеличения ресурса работы.

Для достижения этого технического результата в механическом яссе, содержащем корпус с наковальней, телескопически установленный в корпусе полый шток с ударником и наружными выступами, а также узел расцепления, последний состоит из расположенных в одной плоскости, перпендикулярной оси устройства, независимых друг от друга элементов с внутренними выступами, выполненными с возможностью одновременного взаимодействия с соответствующими наружными выступами на полом штоке и связанными с корпусом через его кольцевой выступ, входящий в ответные наружные пазы элементов, при этом верхние и нижние поверхности элементов выполнены коническими и поджаты в осевом направлении установленными в корпусе подпружиненными втулками.

Таким образом, отличительными признаками предлагаемого механического ясса от указанного выше, наиболее близкого к нему, является наличие независимых друг от друга и связанных с корпусом элементов, которые имеют внутренние выступы, одновременно взаимодействующие с наружными кольцевыми выступами штока и расположенных в одной плоскости, перпендикулярной оси устройства, а также наличие подпружиненных втулок, связанных с корпусом и одновременно взаимодействующих с верхними и нижними конусными поверхностями независимых элементов.

Техническая сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен механический ясс в установленном для удара положении, продольный разрез, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1

Ясс состоит из корпуса 1 с наковальней 2, внутри которого телескопически размещен полый шток 3 с ударником 4, наружными кольцевыми выступами 5, расположенной ниже пологой конусной поверхностью 6 и узла расцепления штока 3 с корпусом 1, состоящего из отдельных, независимых друг от друга элементов 7. Элементы 7 выполнены с внутренними выступами 8 для одновременного взаимодействия с наружными кольцевыми выступами 5 штока 3. В корпусе 1 выполнен, по крайней мере, один кольцевой выступ 9, через который элементы 7 связаны с корпусом 1. При этом кольцевой выступ 9 входит в ответные наружные пазы элементов 7, которые взаимодействуют с втулками 10, 11, поджатыми пружинами 12, 13. Между кольцевым выступом 9 корпуса 1 и элементами 7 имеется зазор, позволяющий перемещаться элементам в радиальном направлении при определенном осевом усилии, раздвигая в осевом направлении втулки 10, 11 и сжимая пружины 12, 13. Верхняя часть штока 3 соединена с переводником 14, а нижняя часть корпуса 1 соединена с переводником 15, внутри которого находится уплотнение 16, зафиксированное резьбовой втулкой 17.

Механический ясс работает следующим образом. Во время спуска в скважину ясс может находиться как в растянутом, так и сжатом положении (как показано на фиг.1). После опоры на забой или соединения с прихваченной частью колонны труб, если ясс спускали в растянутом положении, к нему необходимо приложить сжимающую нагрузку. В результате этого переводник 14 вместе с соединенным с ним штоком 3 перемещается относительно корпуса 1 и элементов 7 в нижнее положение. При этом шток 3 своей конусной частью 6 раздвигает элементы 7 в радиальном направлении, смещая в осевом направлении втулки 10, 11 и преодолевая усилие пружин 12, 13. После полного сжатия ясса под действием пружин 12, 13 через конусные втулки 10, 11 элементы 7 сожмутся в радиальном направлении, их выступы войдут во взаимодействие с наружными выступами штока 3 (см. фиг.1). Для включения ясса в работу к нему прикладывается растягивающая нагрузка. Переводник 14 со штоком 3 смогут переместиться вверх тогда, когда приложенная нагрузка будет достигать заданной величины. Выступы 5 штока 3, взаимодействуя с соответствующими выступами 8 элементов 7, раздвинут их в радиальном направлении. Шток 3 с переводником 14, освобождаясь от фиксации, резко переместится вверх. Ударник 4 штока 3 ударит по наковальне 2 корпуса 1, а через него и на соединенную с корпусом колонну труб.

Усилие, требуемое для сжатия ясса в несколько раз (7-10 раз), меньше, чем усилие для его растяжения. Для последующих ударов ясс снова необходимо сжимать и растягивать до его срабатывания. Мощность удара ясса зависит от усилия для его срабатывания, которое, в свою очередь, зависит от радиального усилия, с которыми выступы 8 элементов 7 прижимаются к взаимодействующим с ними выступами 5 штока 3. А это, в свою очередь, зависит от усилий пружин 12, 13, которые сжимают элементы 7 через втулки 10, 11 по их торцевым конусным поверхностям. Регулируя усилия пружин 12, 13, можно регулировать и усилие срабатывания ясса, его мощность удара.

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности, в частности к устройствам для ликвидации прихватов бурильных труб в скважине ударным методом. Механический ясс включает корпус с наковальней, телескопически установленный в корпусе полый шток с ударником и наружными выступами, узел расцепления, включающий установленные в корпусе втулки. Узел расцепления состоит из расположенных в одной плоскости, перпендикулярной оси устройства, независимых друг от друга элементов с наружными пазами и с внутренними выступами, выполненными с возможностью одновременного взаимодействия с соответствующими наружными выступами на полом штоке и связанными с корпусом через выполненный в нем, по крайней мере, один кольцевой выступ, входящий в ответные наружные пазы элементов. Втулки выполнены с торцевыми конусными поверхностями. Верхние и нижние поверхности элементов выполнены конусными и поджаты в осевом направлении пружинами через втулки по их торцевым конусным поверхностям для сжатия элементов в радиальном направлении. Повышается эффективность ликвидации прихвата. 2 ил.

Механический ясс, включающий корпус с наковальней, телескопически установленный в корпусе полый шток с ударником и наружными выступами, а также узел расцепления, включающий установленные в корпусе втулки, отличающийся тем, что узел расцепления состоит из расположенных в одной плоскости, перпендикулярной оси устройства, независимых друг от друга элементов с наружными пазами и с внутренними выступами, выполненными с возможностью одновременного взаимодействия с соответствующими наружными выступами на полом штоке и связанными с корпусом через выполненный в нем, по крайней мере, один кольцевой выступ, входящий в ответные наружные пазы элементов, при этом втулки выполнены с торцевыми конусными поверхностями, верхние и нижние поверхности элементов выполнены конусными и поджаты в осевом направлении пружинами через втулки по их торцевым конусным поверхностям для сжатия элементов в радиальном направлении.