ФИКСИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗЕМЛЯНОГО БУРА И СИСТЕМА ЗЕМЛЯНОГО БУРА С УКАЗАННЫМ ФИКСИРУЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ Российский патент 2013 года по МПК E21B25/02 E21B23/02 

Область техники

Настоящее изобретение относится к фиксирующему устройству для фиксации вставного устройства в заданном положении относительно наружной трубы земляного бура. Изобретение также относится к системе земляного бура, содержащей такое фиксирующее устройство, способу фиксации вставного устройства в наружной трубе земляного бура и способу извлечения вставного устройства из наружной трубы земляного бура.

Уровень техники

При бурении буровое долото, прикрепленное к концу наращиваемой бурильной колонны, может пробурить тысячи метром вглубь земли. Существуют несколько конструкций устройств, используемых в настоящее время при бурении, которые обеспечивают подъем внутренней части бурильной колонны из скважины, используя трос и ловитель, в то время как наружная бурильная колонна остается на месте, тем самым, устраняя необходимость подъема наружной бурильной колонны каждый раз, когда берется образец. Способ обычно называют колонковым бурением со съемным керноприемником и используется в качестве способа извлечения образцов породы, обеспечения исследований скважины или в некоторых случаях изменения типа бурового долота. Используя этот способ, возможно бурить вниз, вверх или горизонтально.

Как только образец был извлечен, внутренняя труба в сборе опускается/сбрасывается или подается обратно в скважину до его установки в посадочное место, которым может являться установочным выступом в наружной бурильной колонне. Это устанавливает внутреннюю трубу в сборе в одном направлении по оси. Для установки внутренней трубы в другом направлении, набор защелок может выдвигаться из внутренней трубы в сборе и принимать часть наружной бурильной колонны для предотвращения перемещения в другом направлении. Во время бурения эти защелки находятся под нагрузкой, поскольку образец проталкивается во внутреннюю трубу в сборе.

При необходимости извлечения внутренней трубы в сборе ловитель опускается/подается с поверхности и закрепляется к заостренному захвату или так называемой головке для захвата, присоединенной к внутренней трубе в сборе. Поскольку нагрузка воспринимается тросом для извлечения съемного керноприемника, защелки могут быть механически убраны, что освобождает внутреннюю трубу в сборе и тем самым позволяет извлечь ее из наружной бурильной колонны.

Как изложено выше, во время бурения указанные защелки воспринимают значительную нагрузку и при некоторых условиях бурения сильно прижимаются, например, к опорному выступу на наружной бурильной колонне и, таким образом, требуется большое усилие для их отведения.

Патент Канады 2223511 раскрывает устройство керноприемника со съемной внутренней трубой керноприемника, имеющее свинченные участок главного корпуса защелки и внутренний участок, при этом защелки выполнены с возможностью посадки в гнездо защелки бурильной колонны. Защелки присоединены посредством коленно-рычажных соединений к пальцу отводящего устройства, который в свою очередь удерживается внутри противоположных отверстий в трубе отводящего устройства защелки. Когда необходимо извлечь внутреннюю трубу, например, для извлечения образцов керна, ловитель зацепляет головку для захвата, которая присоединена к трубе отводящего устройства защелки. Начальным отведением ловителя палец отводящего устройства перемещается наружу, не прикладывая радиальных, направленных наружу усилий через шарнирные пальцы, которые присоединены к коленно-рычажным соединениям. Дальнейшее отведение ловителя вызывает перемещение пальца отводящего устройства относительно шарнирных отверстий, так чтобы шарнирные пальцы перемещались наружу и радиально для поворота защелки из гнезда защелки. Дальнейшее отведение трубы отводящего устройства отводит корпус защелки полностью.

Требуется большое начальное осевое усилие для освобождения и отведения защелки в раскрытом выше устройстве керноприемника.

Патент США 5954146 раскрывает устройство защелок в системе бурового долота, где пара захватывающих приспособлений с защелкой поворачиваются вокруг пальца шарнира. Пружина соединяет противоположные концы захватывающих приспособлений с защелкой к пальцу, который выполнен с возможностью перемещения в отверстии. При извлечении захватывающих приспособлений с защелкой палец отводится и пружина отводит концы защелок.

Для этого устройства требуется большое начальное усилие для освобождения и отвода защелок.

Патент Великобритании 1478127 раскрывает фиксирующее устройство, в котором защелки имеют пару по существу прямых продольных краев и криволинейную канавку, поверхность отвода которой является прямой и параллельна продольным краям.

Патент США 3667558 раскрывает фиксирующее устройство, в котором защелки имеют пару продольных краев, и криволинейная канавка имеет поверхность отвода с выступом, препятствующим обратному ходу следящего элемента.

Таким образом, существует потребность в устройстве защелок, которое улучшает начальный выигрыш в силе, то есть снижает усилия воспринимаемые защелками во время извлечения внутренней трубы в сборе.

Сущность изобретения

Целью настоящего описания является создание устройства защелок для кернового бура со съемным керноприемником, которое устраняет или облегчает, по меньшей мере, некоторые недостатки предшествующего уровня техники.

Более конкретно целью настоящего изобретения является создание устройства защелок, обеспечивающее механический выигрыш в силе и возможность управления перемещением и отводящим усилием на защелках.

Согласно изобретению создано фиксирующее устройство для фиксации вставного устройства относительно наружной трубы земляного бура, содержащее, по меньшей мере, одну защелку, выполненную с возможностью разъемного удерживания вставного устройства в по существу фиксированном осевом положении относительно наружной трубы, кулачок и следящий элемент предназначенные для управления радиальным положением защелки причем защелка на ее первом продольном крае снабжена поверхностью зацепления, приспособленной для зацепления гнезда защелки, имеет второй продольный край, противоположный первому продольному краю, и выполнена с возможностью поворота вокруг оси поворота на первом конце защелки, и кулачок расположен на, по существу, противоположном в осевом направлении втором конце защелки и имеет поверхность отвода, по которой способен перемещаться следящий элемент для отведения защелки для открепления вставного устройства из наружной трубы, причем поверхность отвода проходит от ближнего участка кулачка до дальнего участка кулачка, и следящий элемент выполнен с возможностью перемещения вдоль поверхности отвода от первого конца кулачка, ближайшего к оси поворота, до второго конца кулачка, самого дальнего от оси поворота, отличающееся тем, что поверхность отвода на втором конце кулачка расположена ближе к первому продольному краю, чем в любой другой точке на кулачке, и кулачок и следящий элемент расположены так, чтобы наибольшая величина отношения между по существу поперечной силой, действующей для перемещения защелки из положения фиксации, и по существу осевой силой, действующей для перемещения вставного устройства в осевом направлении относительно наружной трубы, достигается в начале или вблизи начала перемещения по существу в осевом направлении между кулачком и следящим элементом.

Под «вставным устройством» подразумевается устройство, которое может содержать, например, одну или более так называемых внутренних труб в сборе, части бурового долота, корпус части бурового долота, ловитель и так далее.

Под «земляным буром» подразумевается любой тип бура, который используется для бурения земли, например, керновый бур со съемным керноприемником для извлечения образцов грунта, где наружная труба вставлена в буровую скважину и вставное устройство, например, внутренняя труба в сборе, вставлено в наружную трубу.

Под подвижностью вставного устройства подразумевается то, что оно может быть извлечено, то есть вытянуто из наружной трубы.

В соответствии с указанным фиксирующим устройством создан способ, по которому вставное устройство может быть более легко извлечено из наружной трубы, то есть защелки могут быть более легко переведены из раскрытого положения фиксации в сложенное или отведенное положение.

Конструкция поверхности отвода обеспечивает надежное функционирование и подходящий выигрыш в силе, где необходимо.

Поверхность отвода на первом конце кулачка может быть ближе ко второму продольному краю, чем на втором конце кулачка.

Поверхность отвода на первом конце кулачка может быть ближе ко второму продольному краю, чем в любой другой точке на кулачке.

Таким расположением кулачка и следящего элемента фиксирующего устройства может быть обеспечен способ более легкого извлечения вставного устройства, когда оно было зафиксировано в его положении в наружной трубе, поскольку усилия, требуемые для преодоления трения для перемещения защелки из положения фиксации, могут изначально быть больше. Эта оптимизация усилий, требуемых для отведения защелок, может также снижать риск повреждения защелок во время перемещения из раскрытого положения фиксации в отведенное положение.

Кулачок может быть размещен на защелке и он может быть, по меньшей мере, частично выполнен в виде отверстия, канавки, выступа или края. Кулачок может быть полностью или частично изогнут.

Следящий элемент может содержать палец, который выполнен с возможностью перемещения в контакте с кулачком.

Палец следящего элемента, который выполнен с возможностью перемещения в изогнутом криволинейном отверстии, обеспечивает способ с уменьшенным осевым усилием поперечного перемещения защелок из положения фиксации в наружной трубе. Перемещение защелок также может лучше управляться при таком расположении.

Кулачок может, по меньшей мере, частично быть выполнен в виде отверстия или канавки, имеющей ширину, изменяющуюся вдоль поверхности отвода. С изменяющейся шириной возможно обеспечить отдельное перемещение защелок. Если защелки выполнены с возможностью перемещаться отдельно, одна из защелок может быть надлежащим образом приведена в действие, даже если другую заклинило. Особенно предпочтительным вариантом выполнения может быть тот, где кулачок позволяет следящему элементу перемещаться и вдоль поверхности отвода и в направлении от поверхности отвода. Например, криволинейная канавка может быть выполнена в виде по существу прямоугольного углубления или по существу дуги окружности. Изогнутое криволинейное отверстие также может обеспечивать гибкость в конструкции защелок, регулированием профиля криволинейного отверстия может быть достигнут оптимальный выигрыш в силе, чтобы соответствовать конкретной конструкции защелки.

Альтернативно, кулачок может быть по существу прямым.

Следящий элемент может быть прикреплен к подвижному корпусу, который выполнен с возможностью перемещения в осевом направлении относительно корпуса защелки в ответ на осевое усилие, приложенное к подвижному корпусу. Подвижный корпус может быть присоединен к острию головки для захвата.

Посредством такого выполнения может быть обеспечен простой и надежный способ перемещения защелок из положения фиксации, вытягиванием головки для захвата в осевом направлении из наружной трубы и, тем самым, извлеканием вставного устройства. Данное выполнение позволяет перенос сил, когда изначально осевая сила, то есть вытягивающая головку для захвата и подвижный корпус из наружной трубы, преобразуется в поперечную силу, то есть отводящую защелки из раскрытого положения фиксации посредством взаимодействия кулачка и следящего элемента.

Защелка может быть выполнена с возможностью поворота относительно корпуса защелки и относительно поперечной оси.

Вращением защелки обеспечен способ надежного и управляемого перемещения защелок относительно корпуса защелки, поскольку их перемещение управляется траекторией, по которой должны следовать защелки.

Поперечная ось и кулачок могут быть расположены по существу на противоположных в осевом направлении концах защелки.

Расположением защелок на противоположных в осевом направлении концах может быть обеспечено даже более лучшее средство фиксации вставного устройства в его положении в наружной трубе, поскольку защелки могут быть раскрыты для равномерного распределения нагрузки.

Защелки могут быть смещены в положение фиксации. Этим смещением защелки могут быть более легко переведены в раскрытое положение фиксации. Раскрытию защелок может способствовать, например, пружина, расположенная на верху защелок.

Фиксирующее устройство может содержать, по меньшей мере, две защелки, и защелки могут быть выполнены с возможностью действовать по существу в противоположных направлениях. Таким расположением защелки могут быть раскрыты для равномерного распределения нагрузки и, таким образом, обеспечение более надежной фиксации вставного устройства.

Защелка может дополнительно содержать гнездо для пружины, приспособленное для принятия части пружины. Гнездо для пружины может содержать углубление в корпусе защелки.

Согласно изобретению создана также система земляного бура, отличающаяся тем, что содержит вставное устройство, выполненное с возможностью фиксации в заданном положении в наружной трубе, снабженной посадочным элементом для размещения вставного устройства, вышеописанным фиксирующим устройством

Указанная система земляного бура может обеспечить то, что вставное устройство может быть легко зафиксировано в положении и извлечено из положения фиксации без необходимости чрезмерных осевых усилий для перемещения фиксирующего устройства из положения фиксации.

Наружная труба может быть снабжена гнездом защелки.

Гнездо защелки расположено на одном конце переходника. Защелка может быть приспособлена для зацепления с гнездом защелки.

Зацеплением защелки фиксирующего устройства с выступом гнезда защелки может быть обеспечен способ фиксировать положение защелок и, следовательно, вставного устройства и также способ управлять наибольшим раскрытием защелок.

Вставное устройство может содержать внутреннюю трубу.

Краткое описание чертежей

Ниже описаны варианты выполнения настоящего решения, в качестве примера, со ссылкой на сопровождающие схематичные чертежи.

Фиг.1 изображает схематичный вид в сечении наружной бурильной колонны, на котором устройство защелок находится в отведенном положении в бурильной колонне.

Фиг.2 изображает схематичный вид в сечении наружной бурильной колонны, на котором устройство защелок находится в выдвинутом положении в бурильной колонне.

Фиг.3а и 3b изображают схематичные детальные виды в сечении пары защелок в отведенном и выдвинутом положении соответственно.

Фиг.4 изображает схематичный вид в сечении по линии m-m с фиг.2.

Фиг.5 изображает схематичный вид в сечении по линии А-А с фиг.2.

Фиг.6 изображает схематичный детальный вид в сечении защелки согласно другому варианту изобретения.

Фиг.7а-7g изображают схематичные виды вставного устройства в разобранном виде.

Фиг.8а-8b схематично изображают другой вариант выполнения защелки.

Описание вариантов выполнения

В следующем описании, выражение «осевой» относится к направлению по существу продольному линии А-А на Фиг.2.

Выражение «поперечный» относится к направлению по существу перпендикулярному «осевому» направлению.

Фиг.1 и 2 изображают систему земляного бура с наружной бурильной колонной 10, в которой вставное устройство 30 может быть вставлено и расположено в заданном положении в наружной трубе 10. Вставное устройство 30 может, например, содержать заостренный захват, такой как головку 1 для захвата, подвижный корпус 3, внутреннюю трубу (не показана) и фиксирующее устройство 20. Вставное устройство 30 также может содержать другие, не показанные или описанные здесь, части и компоненты, предназначенные для вставки в наружную трубу системы земляного бура.

Фиксирующее устройство 20 содержит корпус 4 защелки, имеющий, по меньшей мере, одну защелку 6, установленную на нем. Согласно одному варианту выполнения, корпус защелки может содержать, по меньшей мере, две защелки 6 (смотри фиг.3а, 3b и 4). Фиксирующее устройство 20 содержит кулачок 12 и следящий элемент 5.

Наружная труба 10 системы земляного бура может содержать переходник 2 и переходную муфту 7. Зацепление реликтового переходника 2 и переходной муфты может образовать гнездо 16 защелки. Гнездо 16 защелки может являться опорой, углублением или выступом. Гнездо 16 защелки может быть выполнено с возможностью зацепления защелки 6, когда защелка 6 находится в раскрытом положении 35 (фиг.2, 3b).

Наружная труба 10 может иметь посадочный выступ, который может иметь форму посадочного кольца 9. Посадочное кольцо 9 может быть выполнено с возможностью принятия и расположения вставного устройства 30 в наружной трубе. Посадочное кольцо 9 может быть углублением, выступом или канавкой в наружной трубе 10.

Вставное устройство 30 может содержать подвижный корпус 3. Подвижный корпус 3 может быть присоединен к головке 1 для захвата. Головка 1 для захвата может быть выполнена с возможностью зацепления с ловителем (не показан) для извлечения вставного устройства 30 из наружной трубы 10.

Фиг.1 и 3a изображают отведенное положение 25 фиксирующего устройства 20. Согласно одному варианту выполнения, защелки 6 не зацепляют гнездо 16 защелки в отведенном положении 25.

Фиг.2 и 3b изображают раскрытое положение 35 фиксации фиксирующего устройства 20. В положении 35 фиксации защелки 6 могут быть выдвинуты для зацепления выступа гнезда 16 защелки.

Фиг.3а и 3b изображают фиксирующее устройство 20 более подробно.

Кулачок 12 может быть выполнен на защелке 6.

Кулачок согласно альтернативным вариантам выполнения может являться отверстием, канавкой, выступом или краем, и может быть выполнен в/на защелке или в/на корпусе защелки. Кулачок также может содержать их комбинации, например, частично канавка и частично отверстие.

Кулачок 12 согласно одному варианту выполнения изображенному на Фиг.3а и 3b, может быть изогнутым отверстием, которое может пересекать корпус защелки 6 или быть выполненным в виде канавки в корпусе защелки.

Следящий элемент 5 согласно одному варианту выполнения может быть пальцем, выполненным с возможностью перемещения в кулачке 12. Согласно одному варианту выполнения следящий элемент 5 может быть выполнен с возможностью перемещения в изогнутом отверстии, образованном в защелке. Следящий элемент 5, согласно не показанным, альтернативным вариантам выполнения, может иметь конструкцию, подходящую для взаимодействия с кулачком 12.

Кулачок 12 может быть выполнен так, что перемещение следящего элемента 5 в осевом направлении перемещает верхний участок защелок по существу в поперечном направлении, то есть, раскрывая защелки, чтобы зацепить выступ гнезда 16 защелки или отводя их из положения 35 фиксации в закрытое или отведенном положение 25. Кулачки 12 даже могут быть выполнены так, что защелки, если их несколько, могут действовать по существу в противоположных направлениях.

Кулачок 12 может быть приспособлен по размерам и длине для оптимального перемещения защелок 6.

Защелка или защелки 6 могут иметь поверхность 18 зацепления, выполненную с возможностью зацепления гнезда 16 защелки. Поверхность 18 зацепления может содержать канавку, выступ или край.

Фиксирующее устройство 20 может содержать ось 8 поворота. Ось 8 поворота может быть выполнена в виде пальца шарнира, расположенного в углублении или отверстии 17 в защелке 6. Ось 8 поворота и кулачок 12 могут быть расположены по существу в противоположных в осевом направлении концах защелки 6. Ось поворота может быть неподвижно прикреплена к корпусу 4 защелки, например, прохождением через корпус защелки. Ось 8 поворота может являться пальцем, выполненным с возможностью позволения поворота защелки 6 относительно поперечной оси корпуса 4 защелки (Фиг.5).

Фиг.4 и 5 изображают соединение следящего элемента 5 с подвижным корпусом 3. Следящий элемент может быть неподвижно прикреплен к подвижному корпусу 3. Следящий элемент, согласно альтернативному варианту, может быть выполнен с возможностью перемещения, например, в отверстии или канавке, обеспеченной в подвижном корпусе 3.

На Фиг.4 показан корпус 4 защелки, содержащий отверстие 14. Следящий элемент 5 может проходить через отверстие 14 корпуса защелки. Осевое перемещение следящего элемента 5 может управляться длинной кулачка 12 и отверстия 14, тем самым также перемещение в осевом направлении подвижного корпуса 3 относительно корпуса 4 защелки может управляться и ограничиваться. Управлением перемещения в осевом направлении следящего элемента 5, величина выдвижения защелок 6 также может управляться и ограничиваться.

На Фиг.4 показаны защелки 6, выполненные с возможностью раскрытия по существу радиально, как видно на сечении устройства, взятом по линии m-m на фиг.2, в положение 35 фиксации и, следовательно, защелки могут упираться в или приходить в непосредственной близости к внутренней стенке 19 наружной трубы 10.

Защелки 6 могут быть смещены по направлению к положению 35 фиксации. Смещение защелок может быть обеспечено пружиной (не показана), которая может быть расположена на одной стороне следящего элемента 5.

Фиг.7а-7g изображают более детальные виды частей, образующих вставное устройство.

Фиг.7а и 7b изображают головку 1 для захвата, которая в одном варианте выполнения может быть образована из двух частей 1 и 1'. Первая часть 1 может быть расположена наверху второй части Г посредством посадочного выступа 49, который может зацеплять опору 50 первой части 1. Первая часть 1 может быть прикреплена ко второй части 1' штифтом 41, который может быть вставлен через отверстия 53 и 43. Вторая часть Г также может быть выполнена чтобы подходить первой части 1, например, как охватываемая и охватывающая соединительные детали.

Фиг.7с изображает подвижный корпус 3. Вторая часть 1' головки для захвата может зацеплять подвижный корпус 3 и быть зафиксирована на месте штифтом 42, зацепляя отверстия 44 и 48 подвижного корпуса и головки для захвата соответственно. Одно из отверстий 44 и 48 может быть выполнено в виде щели, для того чтобы позволить некоторое относительное осевое перемещение между подвижным корпусом и головкой для захвата. В показанном примере, именно отверстие 48 подвижного корпуса выполнено в виде щели.

Пара защелок 6 (Фиг.7е) согласно одному варианту выполнения может быть расположена в пазу 55, принимающем защелку, корпуса 4 защелки (Фиг.7d), так что ось 8 поворота может быть расположена в отверстиях 46 в корпусе 4 защелки и в соответствующем отверстии 17 в каждой из защелок.

Подвижный корпус 3 может по существу вмещать корпус 4 защелки. Один конец 52 подвижного корпуса может быть выполнен с возможностью опоры на посадочное кольцо 51 корпуса защелки. Корпус 4 защелки, несущий защелки 6, может быть расположен таким образом, что могут выдвигаться через отверстие 54 в подвижном корпусе 3.

Следящий элемент 5 может быть расположен в отверстии 45 в подвижном корпусе 3 для зацепления кулачка 12 в защелке 6. Следящий элемент 5 может быть прикреплен к подвижному корпусу 3, например, посредством соединения болта 5а и гайки 5b, так что следящий элемент зафиксирован относительно подвижного корпуса 3. Следящий элемент 5 также может быть расположен по существу в осевом отверстии 14 в корпусе защелки, так что следящий элемент перемещаем в осевом направлении относительно корпуса защелки.

Втулка 53 может быть выполнена с возможностью соединения корпуса 4 защелки, например, с концевым участком 54 вставного устройства 30 (фиг.7f и 7g).

Ниже описана вставка вставного устройства 30 в наружную трубу 10.

Общий способ вставки вставного, устройства 30 в наружную трубу 10 земляного бура, не показанного на чертежах, может быть выполнен просто опусканием или перемещением вставного устройства в наружную трубу 10, по сути известным способом. Фиксирующее устройство 20 может быть присоединено к вставному устройству 30 в связи с тем, что вставное устройство 30 вставляется в наружную трубу. В ставное устройство 30, например, может содержать головку для захвата, подвижный корпус, фиксирующее устройство и оно может быть присоединено к внутренней трубе. Во время опускания/вставки вставного устройства 30 защелки 6 фиксирующего устройства 20 могут находиться в сжатом положении 25 (фиг.1). Защелки также могут быть выдвинуты наружу, как упомянуто выше.

Как показано на фиг.1, правильное осевое положение вставного устройства 30 может быть ограничено в одном направлении посадочным кольцом 9, которое может быть расположено в наружной трубе 10 и которое выполнено с возможностью принятия вставного устройства 30.

Для расположения вставного устройства 30 в поперечном направлении может использоваться фиксирующее устройство 20. Как только вставное устройство 30 достигло посадочного кольца и, таким образом, расположено в осевом направлении, защелки 6 могут быть дополнительно выдвинуты в положение 35 фиксации перемещением в осевом направлении подвижного корпуса 3. Перемещение в осевом направлении подвижного корпуса 3, согласно одному варианту выполнения, может инициировать перемещение в осевом направлении следящего элемента 5. Следящий элемент 5 по существу может выдвинуть защелки 6 наружу взаимодействием с кулачком 12, так что защелки 6 достигают положения фиксации.

В положении фиксации, защелки 6 находятся в выдвинутом состоянии, так что поверхность 18 зацепления соответствующей защелки 6 зацепляет гнездо 16 защелки (фиг.2, фиг.3b). Установка вставного устройства 30 на посадочное кольцо 9 может допускать дополнительное перемещение в осевом направлении подвижного корпуса 3, например, под действием веса головки 1 для захвата или только под своим собственным весом. Головка 1 для захвата также может проталкиваться в наружную трубу 10 зацеплением, например, с ловителем (не показан) и, следовательно, перемещать подвижный корпус в осевом направлении.

Защелки 6 могут быть расположены на корпусе 4 защелки, так что они складываются по существу в радиально противоположных направлениях (смотри фиг.3b и 4). Способ складывания может осуществляться конструкцией и положением кулачка 12. Кулачок 12, согласно одному варианту выполнения, может быть выполнен в виде изогнутого отверстия (смотри фиг.3b) и расположен на защелке 6, так что перемещение в осевом направлении следящего элемента, который выполнен с возможностью перемещения в криволинейном отверстии, может вызвать складывание защелок 6 в по существу радиально противоположных направлениях или, когда необходимо извлечь вставное устройство 30, складывание внутрь.

Ниже будет описано извлечение вставного устройства 30 из наружной трубы земляного бура.

Общий способ извлечения вставного устройства 30, который не показан на чертежах, может быть выполнен вставкой ловителя в наружную трубу 10. Ловитель, например, может подаваться или сбрасываться в наружную трубу. Ловитель затем может зацепляться и присоединяться, по сути известным образом, к головке 1 для захвата, изображенной на фиг.2 и 5. Прикладыванием растягивающего усилия к ловителю, он может быть вытянут из наружной трубы 10 снаружи и, следовательно, перемещаться в осевом направлении относительно наружной трубы 10.

Перемещение в осевом направлении ловителя из наружной трубы может быть передано подвижному корпусу 3 последовательным перемещением в осевом направлении головки 1 для захвата. Следовательно, можно заставить перемещаться подвижный корпус 3 относительно корпуса 4 защелки.

Перемещение в осевом направлении подвижного корпуса 3 может быть передано следящему элементу 5 неподвижным соединением следящего элемента 5 с подвижным корпусом 4 (смотри фиг.4) в отверстии 45. Подвижный корпус 3 также, согласно альтернативному варианту выполнения, может зацеплять кулачок 12 (не показан). Перемещение в осевом направлении следящего элемента 5 в свою очередь может, по меньшей мере, частично преобразовываться в большое по существу радиальное усилие для отведения защелки 6. Защелка 6, следовательно, может расцепить гнездо 16 защелки и может быть извлечена из положения 35 фиксации. Извлечением защелок они складываются внутрь в корпус защелки. Следящий элемент 5, согласно одному варианту выполнения, также может быть расположен в отверстии 14 в корпусе защелки (смотри фиг.4), соединением следящего элемента с подвижным корпусом 3, перемещение в осевом направлении последнего, относительно корпуса защелки, может быть ограничено.

Перемещение в осевом направлении подвижного корпуса 3, согласно одному варианту выполнения, также может быть ограничено отверстием 14 в корпусе 4 защелки. Следовательно, нагрузка на подвижный корпус может передаваться через следящий элемент 5 корпусу 4 защелки для снижения или устранения нагрузки воспринимаемую защелками 6.

Когда защелки достигли сжатого положения 25 (фиг.1 и 3а), вставное устройство может быть перемещаемо относительно наружной трубы 10 и, следовательно, может быть вытянуто из системы земляного бура ловителем или тросом.

Фиг.6 изображает альтернативный вариант выполнения защелки 6', имеющей кулачок 12, в котором верхний профиль кулачка по существу такой же, как на фиг.3а-3b, и в котором первый участок 21а кулачка 12 сконструирован по существу отражать второй участок 21b, для того чтобы снизить риск заклинивания защелки в закрытом положении 25.

Фиг.6 изображает дополнительные части кулачка, такие как первый и второй продольные края 27, 28 и поверхность 26 отвода.

Профиль кулачка 12 также может быть снабжен упором 22. Упор 22 может быть обеспечен для снижения риска расцепления защелок 6 из гнезда 16 защелки в выдвинутом положении 35. Второй участок 21b кулачка может быть сконструирован так, чтобы обеспечить избыточное перемещение в осевом направлении следящего элемента 5 для снижения риска не выдвижения защелок надлежащим образом, например, вследствие грязи попавшей на следящий элемент или в кулачок.

Кулачок 12, согласно альтернативному варианту выполнения, может быть расположен на защелке 6, так что отверстие, канавка, выступ или край по существу увеличены относительно фактической длины, необходимой для оптимизированного перемещения в осевом направлении следящего элемента. Под «оптимизированным перемещением в осевом направлении» следящего элемента подразумевается длина, необходимая для перемещения защелки из выдвинутого положения в сложенное положение. Следовательно, может быть предотвращено воздействие какой-либо нагрузки на защелки в осевом направлении.

На Фиг.8а и 8b показан другой вариант выполнения защелок 6''. В этом варианте выполнения криволинейное углубление 12' имеет ширину, которая меняется вдоль поверхности 26' отвода и по существу прямую поверхность отвода. Криволинейное углубление 12' может иметь по существу треугольную форму. Криволинейное углубление может проходить через всю толщину защелки, образуя таким образом отверстие, или проходить через толщину защелки частично, образуя таким образом канавку с переменной шириной.

Более того, криволинейное углубление может быть расположено вблизи конечного участка защелки. В одном варианте выполнения оно может быть расположено так близко к конечному участку защелки, насколько это возможно, с должным учетом прочностных требований, которым подвержена защелка. В обоих раскрытых выше вариантах выполнения гнездо 29а, 29b для пружины может быть обеспечено в корпусе защелки. Гнездо для пружины может быть выполнено в виде местного уширения 29а отверстия 17 для пальца, присоединенного к удлиненной канавке 29b, которая имеет размер и выполнена с возможностью принятия опорного участка пружины.

Изобретение относится к фиксирующему устройству для фиксации вставного устройства в заданном положении относительно наружной трубы земляного бура. Техническим результатом является возможность управления перемещением и отводящим усилием на защелках. Фиксирующее устройство содержит, по меньшей мере, одну защелку, выполненную с возможностью разъемного удерживания вставного устройства в по существу фиксированном осевом положении относительно наружной трубы, кулачок и следящий элемент, предназначенные для управления радиальным положением защелки. Причем защелка на ее первом продольном крае снабжена поверхностью зацепления, приспособленной для зацепления гнезда защелки, имеет второй продольный край, противоположный первому продольному краю, и выполнена с возможностью поворота вокруг оси поворота на первом конце защелки, и кулачок расположен на, по существу, противоположном в осевом направлении втором конце защелки и имеет поверхность отвода, по которой способен перемещаться следящий элемент для отведения защелки для открепления вставного устройства из наружной трубы. Причем поверхность отвода проходит от ближнего участка кулачка до дальнего участка кулачка, и следящий элемент выполнен с возможностью перемещения вдоль поверхности отвода от первого конца кулачка, ближайшего к оси поворота, до второго конца кулачка, самого дальнего от оси поворота. Поверхность отвода на втором конце кулачка расположена ближе к первому продольному краю, чем в любой другой точке на кулачке, и кулачок и следящий элемент расположены так, что наибольшая величина отношения между по существу поперечной силой, действующей для перемещения защелки из положения фиксации, и по существу осевой силой, действующей для перемещения вставного устройства в осевом направлении относительно наружной трубы, достигается в начале или вблизи начала перемещения по существу в осевом направлении между кулачком и следящим элементом. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Фиксирующее устройство для фиксации вставного устройства относительно наружной трубы земляного бура, содержащее, по меньшей мере, одну защелку, выполненную с возможностью разъемного удерживания вставного устройства в, по существу, фиксированном осевом положении относительно наружной трубы, кулачок и следящий элемент, предназначенные для управления радиальным положением защелки, причем защелка на ее первом продольном крае снабжена поверхностью зацепления, приспособленной для зацепления гнезда защелки, имеет второй продольный край, противоположный первому продольному краю, и выполнена с возможностью поворота вокруг оси поворота на первом конце защелки, и кулачок расположен на, по существу, противоположном в осевом направлении втором конце защелки и имеет поверхность отвода, по которой способен перемещаться следящий элемент для отведения защелки для открепления вставного устройства из наружной трубы, причем поверхность отвода проходит от ближнего участка кулачка до дальнего участка кулачка, и следящий элемент выполнен с возможностью перемещения вдоль поверхности отвода от первого конца кулачка, ближайшего к оси поворота, до второго конца кулачка, самого дальнего от оси поворота, отличающееся тем, что поверхность отвода на втором конце кулачка расположена ближе к первому продольному краю, чем в любой другой точке на кулачке, и кулачок и следящий элемент расположены так, чтобы наибольшая величина отношения между, по существу, поперечной силой, действующей для перемещения защелки из положения фиксации, и, по существу, осевой силой, действующей для перемещения вставного устройства в осевом направлении относительно наружной трубы, достигается в начале или вблизи начала перемещения, по существу, в осевом направлении между кулачком и следящим элементом.

2. Фиксирующее устройство по п.1, отличающееся тем, что поверхность отвода на первом конце кулачка расположена ближе ко второму продольному краю, чем на втором конце кулачка.

3. Фиксирующее устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что поверхность отвода на первом конце кулачка расположена ближе ко второму продольному краю, чем в любой другой точке на кулачке.

4. Фиксирующее устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что кулачок, по меньшей мере, частично выполнен в виде отверстия, канавки, выступа или края.

5. Фиксирующее устройство по п.4, отличающееся тем, что кулачок, по меньшей мере, частично выполнен в виде отверстия или канавки, имеющей ширину, изменяющуюся вдоль поверхности отвода.

6. Фиксирующее устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что кулачок изогнут.

7. Фиксирующее устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что кулачок является, по существу, прямым.

8. Фиксирующее устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что следящий элемент содержит палец, выполненный с возможностью перемещения в контакте с кулачком.

9. Фиксирующее устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что следящий элемент прикреплен к подвижному корпусу, способному перемещаться в осевом направлении относительно корпуса защелки в ответ на осевое усилие, приложенное к подвижному корпусу.

10. Фиксирующее устройство по п.9, отличающееся тем, что подвижный корпус присоединен к головке для захвата ловильным инструментом.

11. Фиксирующее устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что защелка выполнена с возможностью поворота относительно корпуса защелки.

12. Фиксирующее устройство по п.10, отличающееся тем, что защелка выполнена с возможностью поворота относительно поперечной оси.

13. Фиксирующее устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что защелки смещены в положение фиксации.

14. Фиксирующее устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что содержит, по меньшей мере, две защелки.

15. Фиксирующее устройство по п.14, отличающееся тем, что защелки выполнены с возможностью действовать, по существу, в противоположных направлениях.

16. Фиксирующее устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что защелка дополнительно содержит гнездо для пружины, приспособленное для размещения части пружины.

17. Фиксирующее устройство по п.16, отличающееся тем, что гнездо для пружины является углублением в корпусе защелки.

18. Система земляного бура, отличающаяся тем, что содержит вставное устройство, выполненное с возможностью фиксации в заданном положении в наружной трубе, снабженной посадочным элементом для размещения вставного устройства, фиксирующим устройством по любому из пп.1-17.

19. Система земляного бура по п.18, отличающаяся тем, что наружная труба снабжена гнездом защелки.

20. Система земляного бура по п.19, отличающаяся тем, что гнездо защелки расположено на одном конце переходника.

21. Система земляного бура по п.18 или 19, отличающаяся тем, что защелка приспособлена для зацепления с гнездом защелки.

22. Система земляного бура по п.19 или 20, отличающаяся тем, что вставное устройство содержит внутреннюю трубу.