БЕЗОПАСНЫЙ ЗАМОК Российский патент 2006 года по МПК E21B17/06 

Изобретение относится к противоаварийному инструменту, а именно к безопасным замкам, 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 N438774, 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 безопасный замок, включающий составной корпус, состоящий из верхней части со шлицами на наружной поверхности и нижней части с пазами на верхнем торце, соединенных между собой посредством резьбы и подпружиненной сверху шлицевой втулки с выступами на нижнем торце, конгруэнтными пазам нижней части корпуса (см. Атякин А.К. и др. Опробование и бурение скважин в осложненных условиях, Гостоптехиздат, Ленинград, 1963 г.).

Данное устройство позволяет начать ловильные работы сразу же после возникновения аварийной ситуации, т.к. не требует спуска никакого дополнительного механизма, а кроме того оно имеет более простую конструкцию по сравнению с аналогом и, как следствие, этого более надежно в работе.

К отрицательным сторонам прототипа можно отнести ограниченную область применения, т.к. известное устройство может эффективно работать только в скважинах с малым содержанием шлама. При бурении же по породам, склонным к обрушению, велика вероятность зашламования пружины. В этом случае осевое перемещение шлицевой втулки затруднено или исключено полностью, а следовательно, разъединение колонны становится невозможным.

В связи с изложенным технической задачей изобретения является расширение области эффективной работы безопасного замка.

Указанная техническая задача решается тем, что безопасный замок, включающий составной корпус, состоящий из верхней части со шлицами на наружной поверхности и нижней части с пазами на верхнем торце, соединенных между собой посредством резьбы и подпружиненной сверху шлицевой втулки с выступами на нижнем торце, конгруэнтными пазам нижней части корпуса, согласно изобретению, он снабжен седлом под бросовый кланам, а верхняя часть корпуса в зоне размещения пружины выполнена перфорированной, причем перфорированная часть корпуса перекрыта в исходном положении седлом под бросовый клапан, соединенным с корпусом срезным элементом.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что седло под бросовый клапан выполнено из материала с удельным весом, меньшим удельного веса используемого раствора.

На фиг.1 изображен общий вид разъединительного устройства; на фиг.2 - узел соединения шлицевой втулки с верхней и нижней частями корпуса.

Безопасный замок содержит составной корпус (см. фиг.1), состоящий из верхней и нижней частей 1 и 2 соответственно, соединенных посредством крупной ленточной или другой незатягивающейся резьбы 3, и седло 4 под бросовый клапан 5, преимущественно, в виде шара. Верхняя часть 1 корпуса выполнена со шлицами 6 на наружной поверхности и перфорированной радиальными каналами 7 в зоне расположения пружины 8, служащей для поджатая шлицевой втулки 9 к верхнему торцу нижней части 2 корпуса. Обращенные один к другому нижний торец втулки 9 и верхний торец нижней части 2 корпуса выполнены с конгруэнтными выступами и впадинами 10 и 11, имеющими во фронтальной плоскости форму прямоугольной трапеции. При этом наклонная боковая сторона трапеции 12 расположена со стороны, противоположной направлению вращения устройства, а боковая сторона 13, перпендикулярная основаниям трапеции, расположена со стороны направления вращения. Седло 4 под бросовый клапан 5 установлено в исходном положении в полости верхней части 1 корпуса с возможностью перекрытия его радиальных каналов 7 и закреплено с корпусом посредством срезного элемента 14. Седло 4 выполнено из материала с удельным весом, меньшим удельного веса используемого в скважине раствора, причем с учетом веса бросового клапана 5. Для обеспечения этого условия бросовый клапан 5 может выполняться полым или из легкого материала, а седло 4 - с удлиненным хвостовиком из материала типа специально обработанного пенопласта, пробкового дерева или любого другого подобного материала. В данном устройстве функцию узла передачи крутящего момента выполняет шлицевая втулка 9, которая одновременно взаимодействует с верхней 1 и нижней 2 частями корпуса, а функцию узла передачи осевой нагрузки выполняет резьбовое соединение 3. Безопасный замок снабжен уплотнительными кольцами 15, расположенными на наружной поверхности седла 4 под бросовый клапан 5 выше и ниже радиальных каналов 7. Для установки безопасного замка в состав бурового снаряда верхняя и нижняя части 1 и 2 корпуса выполнены с присоединительными резьбами 16 и 17 соответственно.

Монтаж устройства осуществляют в следующей последовательности. Вначале на верхнюю часть 1 корпуса устанавливают пружину 8 и шлицевую втулку 9. Затем верхнюю и нижнюю части 1 и 2 соединяют резьбой 3 при отжатой пружине 8. После этого совмещают выступы 10 шлицевой втулки 9 с пазами 11 на верхнем торце нижней части 2 корпуса, а седло 4 фиксируют в полости устройства срезным элементом 14 с перекрытием радиальных каналов 7 верхней части 1 корпуса.

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 от верхней части 1 корпуса к нижней части 2 через шлицевую втулку 9, а осевая нагрузка вниз через резьбовое соединение 3.

В случае прихвата снаряда вначале пытаются разъединить бурильную колонну путем вращения ее влево. При этом шлицевая втулка 8 по наклонной боковой поверхности 12 поднимается вверх и выступы 10 ее выходят из зацепления с пазами 11 нижней части 2 корпуса и не препятствуют развинчиванию колонны по резьбе 3. В случае сильного зашламования пружины 8 и невозможности осевого перемещения шлицевой втулки 9 в колонну сбрасывают бросовый клапан 5 и начинают прокачивать промывочную жидкость. Под давлением промывочной жидкости седло 4 бросового клапана 5 опускается вниз, срезая штифты 14. В результате этого открываются радиальные каналы 7 и промывочная жидкость размывает шламовую пробку в зоне расположения пружины 8. После размыва шламовой пробки шлицевая втулка 9 получает возможность осевого перемещения вверх и при левом вращении происходит разъединение колонны по резьбе 3, что определяется уменьшением веса на крюке. При этом, благодаря выполнению седла 4 бросового клапана 5 из материала с малым удельным весом, оно всплывает вверх вместе с бросовым клапаном 5 и не препятствует дальнейшему проведению ловильных работ.

Предложенная конструкция безопасного замка позволяет значительно расширять область его эффективной работы и тем самым снизить стоимость буровых работ.

Изобретение относится к противоаварийному инструменту, а именно к безопасным замкам, предназначенным для отсоединения свободной части колонны труб от прихваченной в скважине. Обеспечивает расширение области эффективной работы безопасного замка. Замок включает составной корпус и шлицевую втулку. Корпус состоит из верхней части со шлицами на наружной поверхности и нижней части с пазами на верхнем торце. Части соединены между собой посредством резьбы. Шлицевая втулка подпружинена сверху и имеет выступы на нижнем торце, конгруэнтные пазам нижней части корпуса. Замок снабжен седлом под бросовый клапан. Верхняя часть корпуса в зоне размещения пружины выполнена перфорированной. Перфорированная часть корпуса перекрыта в исходном положении седлом под бросовый клапан, соединенным с корпусом срезным элементом. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Безопасный замок, включающий составной корпус, состоящий из верхней части со шлицами на наружной поверхности и нижней части с пазами на верхнем торце, соединенных между собой посредством резьбы и подпружиненной сверху шлицевой втулки с выступами на нижнем торце, конгруэнтными пазам нижней части корпуса, отличающийся тем, что он снабжен седлом под бросовый клапан, а верхняя часть корпуса в зоне размещения пружины выполнена перфорированной, причем перфорированная часть корпуса перекрыта в исходном положении седлом под бросовый клапан, соединенным с корпусом срезным элементом.2. Безопасный замок по п.1, отличающийся тем, что седло под бросовый клапан выполнено из материала с удельным весом, меньшим удельного веса используемого раствора.