ИНСТРУМЕНТ ПО ТИПУ ОВЕРШОТА, ИМЕЮЩИЙ СРЕДСТВО УПРАВЛЕНИЯ ФИКСАТОРА Российский патент 2017 года по МПК E21B23/08 E21B25/02 

Область техники

Настоящее изобретение относится к инструменту по типу овершота, имеющему средство для сцепления и расцепления с фиксатором в компоновке головки колонкового снаряда, применяемой в операциях кернового бурения, и в частности, хотя не исключительно, к инструменту по типу овершота, имеющему автоматизированный механизм закрепления, обеспечивающий автоматизированное соединение с компоновкой головки и ее извлечение из ствола скважины.

Уровень техники

В колонковом бурении алмазным инструментом применяют кольцевое буровое долото, соединенное с компоновкой колонкового снаряда. Колонковый снаряд прикрепляется на конце нескольких соединенных для образования бурильной колонны бурильных труб. В процессе бурения цилиндрические керны горной породы или материала, через который продвигается бурильный блок и бурильная труба, удаляют применяя последовательные спуски в скважину. В бурении данного типа используют компоновку внутренней трубы, в которой внутренняя труба соединена с компоновкой головки для приема образца керна. Компоновка головки содержит корпус фиксатора, соединенный с клапанной коробкой, которая в свою очередь соединена с корпусом подшипника, который в свою очередь соединен с соединительным устройством внутренней трубы. Компоновка внутренней трубы соединяется с соединительным устройством внутренней трубы и может содержать внутреннюю трубу, керноподъемник и керноприемную трубу с кернорвателем в нижней части. Компоновка внутренней трубы расположена в колонковом снаряде, который содержит комбинацию бурового долота, расширителя, наружной трубы, посадочного кольца и блокирующей соединительной муфты. Компоновку внутренней трубы можно извлекать с поверхности, когда внутренняя труба заполняется. Пустые компоновки внутренней трубы можно подавать с поверхности до низа бурильной колонны для возобновления бурения.

Буровое долото продвигается вперед, благодаря вращению бурильной колонны с приложением направленного вниз давления. В дополнение, промывочный раствор, например, вода или буровые растворы подаются насосом через осевой канал бурильной колонны, мимо компоновки внутренней трубы и через конец бурового долота для выноса выбуренной породы и других отходов бурения на поверхность через кольцевое пространство между стенкой скважины и наружной поверхностью бурильной колонны.

Скважина, которую бурят, может являться вертикальной, наклонно направленной вниз, горизонтальной, наклонно направленной вверх, или проходящей вертикально вверх. Скважины, которые бурят, могут являться либо нормальными или сухими. В сухих скважинах, буровой раствор уходит при поглощении или частично уходит естественным образом через трещины или другие отверстия в слое горной породы, через который проходит бурильная компоновка. В нормальных скважинах буровой раствор не уходит при поглощении. Ниже в данном документе, нормальные скважины, которые удерживают воду или частично удерживают воду, называются водоносными скважинами.

В вариантах горизонтальных или близких к горизонтальным скважин весьма вероятно естественное поглощение бурового раствора, особенно когда компоновка внутренней трубы извлекается из скважины или после подачи компоновки внутренней трубы насосом обратно в конец бурильной колонны.

Как при установке компоновки внутренней трубы в бурильной колонне, так и при извлечении компоновки внутренней трубы после заполнения, наиболее частым случаем является применение инструмента по типу овершота, как для спуска компоновки внутренней трубы на место назначения в скважине с применением насоса или самопроизвольного спуска, так и для ее подъема из скважины. В варианте сухой скважины инструмент по типу овершота должен удерживать компоновку внутренней трубы, и их объединенный вес должен обеспечивают спуск компоновки внутренней трубы в нужное положение. В варианте водоносной скважины, или в случае, где скважина частично водоносная или где скважина является горизонтальной, наклонно направлена вверх или вертикально вверх, инструмент по типу овершота имеет уплотнительную секцию, которая является непроницаемой для текучей среды и обеспечивает проталкивание давлением текучей среды инструмента по типу овершота и прикрепленной компоновки внутренней трубы вдоль бурильной насосно-компрессорной трубы.

Инструмент по типу овершота в случае применения для извлечения компоновки внутренней трубы, когда компоновка внутренней трубы заполнена, может либо падать под действием силы тяжести для скрепления с компоновкой колонкового снаряда или подаваться насосом на нужное место для скрепления с компоновкой колонкового снаряда.

Обычный фиксатор в компоновке внутренней трубы малого диаметра содержит пару поворотных противоположных рычагов. Нижние участки под шарнирами рычагов имеют упругое или отклоняющее средство, которое стягивает нижние концы вместе. Данное в свою очередь обуславливает выступание наружу верхних концов элементов фиксатора от компоновки внутренней трубы. В таком положении они могут сцепляться с блокирующей соединительной муфтой, включенной в состав колонкового снаряда, для закрепления компоновки внутренней трубы относительно колонкового снаряда.

Инструменту по типу овершота требуется взаимодействие с данным фиксатором, при котором компоновка внутренней трубы может удерживаться относительно инструмента по типу овершота, когда она устанавливается в нужное положение в бурильной колонне и колонковом снаряде, или альтернативно инструмент по типу овершота должен взаимодействовать с фиксатором, когда инструмент применяется для извлечения из скважины компоновки внутренней трубы.

В случае извлечения на поверхность инструменту по типу овершота требуется сцепление с фиксатором, при котором фиксатор высвобождает компоновку внутренней трубы из колонкового снаряда, одновременно фиксатору требуется такое сцепление с инструментом по типу овершота, что инструмент по типу овершота удерживается фиксатором колонкового снаряда, обеспечивая вывод компоновки внутренней трубы из бурильной трубы.

Когда компоновка внутренней трубы поднята на поверхность, фиксатору требуется простое отсоединение от инструмента по типу овершота.

Для выполнения всех описанных выше функций существуют различные средства. Вместе с тем, в данном случае имеется ряд отличающихся частей оборудования, которые применяютcя в зависимости от типа скважины, которую бурят. Скважина может иметь открытый приток почвенных вод или не иметь его, то есть являться мокрой или сухой и направленной вертикально вниз или вертикально вверх, а также иметь любой промежуточный наклон. Данное означает, что комплект оборудования, которым являются компоновка внутренней трубы и инструменты по типу овершота, отличаются по конфигурации и работе в зависимости от типа скважины, которую бурят.

Настоящее изобретение создано на основе данных предпосылок и свойств для решения задач с ними связанных.

Некоторые задачи и преимущества настоящего изобретения должны стать понятными из следующего описания с прилагаемыми чертежами, в котором в качестве иллюстрации и примера приведен вариант осуществления настоящего изобретения.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание инструмента по типу овершота, выполненного с возможностью взаимодействия с фиксирующим механизмом компоновки головки для автоматического соединения/ отсоединения, при котором инструмент может соединяться с компоновкой головки и оба компонента извлекаются из ствола скважины быстро, удобно и надежно. Дополнительной конкретной задачей является создание устройства, которое обеспечивает как автоматизированное, так и с ручным управлением отсоединение инструмента от компоновки головки, как демонтаж персоналом на поверхности, так и отсоединение на забое скважины, когда инструмент по типу овершота применяетcя для доставки компоновки головки в конечное положение закрепления на режущем конце устройства колонкового снаряда.

Дополнительной конкретной задачей является создание инструмента по типу овершота, снимающего параметры способа доставки на забой ствола скважины для передачи сигнала обратной связи оператору, что инструмент достиг места назначения на компоновке головки. Дополнительной конкретной задачей является создание инструмента по типу овершота, противодействующего отсоединению от компоновки головки при доставке компоновка головки в нужное положение, если компоновка встречает препятствия во время доставки.

Функцию автоматизированного соединения и отсоединения настоящего инструмента по типу овершота обеспечивают основная и вспомогательная зацепляющие части, где по меньшей мере одна из зацепляющих частей управляется устройством управления фиксатора, реагирующим на окружающую среду, в которой инструмент устанавливается, и дополнительные силы, действующие на инструмент. Соответственно, устройство управления фиксатора выполнено с возможностью управления аксиальным перемещением и, если необходимо, вращением основной и вспомогательной зацепляющих частей. Соединение и отсоединение получается конкретно посредством зацепления основной зацепляющей частью (для соединения) и вспомогательной зацепляющей частью (для обеспечения отсоединения). Конкретным активированием вспомогательной зацепляющей части управляет устройство управления фиксатора и реагирует на силы, действующие на инструмент на забойном конце ствола скважины, где компоновка головки поддерживается в своем фиксированном положении или высвобождается из него на внутренней поверхности колонкового снаряда. Дополнительно конкретные задачи решаются созданием устройства управления фиксатора, которое удобно исполнено как устройство в виде штифта и паза, на которые действует отклоняющий элемент, выполненный с возможностью оборудования на аксиально переднем или заднем конце.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения создан инструмент по типу овершота для разъемного соединения с компоновкой головки устройства колонкового бурения со съемным керноотборником, содержащий: основную зацепляющую часть для зацепления фиксатора компоновки головки, обеспечивающего аксиальное соединение между инструментом и компоновкой головки; вспомогательную зацепляющую часть для временного зацепления фиксатора в дополнение к зацеплению фиксатора основной зацепляющей частью; стопор, действующий между основной зацепляющей частью и вспомогательной зацепляющей частью; кожух, имеющий зону для зацепления стопора, причем основная зацепляющая часть и вспомогательная зацепляющая часть аксиально перемещаются относительно кожуха, стопор выполнен с возможностью I) зацепления первой части зоны для разъемного соединения основной и вспомогательной зацепляющих частей для соединенного аксиального перемещения и II) зацепления второй части зоны, обеспечивающего по меньшей мере частично независимое аксиальное перемещение вспомогательной зацепляющей части относительно основной зацепляющей части; отклоняющий, элемент действующий между кожухом и вспомогательной зацепляющей частью для отклонения вспомогательной зацепляющей части аксиально относительно основной зацепляющей части; при этом с помощью регулирования положения стопора между первой частью и второй частью кожуха инструмент может приспосабливаться к первому режиму работы, обеспечивающему аксиальное соединение между инструментом и компоновкой головки и второму режиму работы, обеспечивающему отсоединение инструмента от компоновки головки.

Предпочтительно основная зацепляющая часть содержит удлиненный вал, и вспомогательная зацепляющая часть содержит втулку, установленную вокруг вала, втулка выполнена с возможностью аксиального скольжения поверх вала. Удлиненный вал содержит аксиально передний конец, представляющий собой аксиально переднюю часть инструмента, и специально выполнен с возможностью зацепления фиксатора компоновки головки.

Предпочтительно кожух содержит паз, в котором первая и вторая части кожуха содержат зоны паза и стопор с функциональной возможностью перемещения в пазу между первой и второй частями. Предпочтительно отклоняющий элемент выполнен с возможностью поворота вспомогательной зацепляющей части относительно основной зацепляющей части. Предпочтительно отклоняющий элемент является спиральной пружиной, проходящей между кожухом и вспомогательной зацепляющей частью. Такое устройство является предпочтительным для создания надежной и прочной конфигурации механизма управления фиксатора, который обеспечивает автоматическое или полуавтоматическое закрепление вспомогательной зацепляющей части и, следовательно, соединяющее и отсоединяющее действие инструмента.

Предпочтительно инструмент дополнительно содержит защитный элемент, вмещающий основную и вспомогательную зацепляющие части, а также кожух, при этом основная и вспомогательная зацепляющие части, а также кожух выполнены с функциональной возможностью аксиального скольжения в защитном элементе. Защитный элемент защищает внутренние компоненты инструмента и обеспечивает аксиальное скольжение различных компонентов и вращение по окружности вокруг оси в условиях применения.

Если необходимо, инструмент дополнительно содержит временно блокирующее вращение устройство, имеющее по меньшей мере два блокирующих положения для временного блокирования кожуха на защитном элементе в двух угловых положениях. Блокирующее вращение устройство выполнено с возможностью обеспечения расположения по умолчанию в квантованных положениях вспомогательной зацепляющей части относительно кожуха и основной зацепляющей части. Соответственно, некоторая сила требуется для перемещения разъемного блокирующего устройства между двумя положениями для изменения состояния инструмента, выполненного с возможностью закрепления или раскрепления компоновки головки. Такую силу может создавать давление подаваемой текучей среды или вес свободно падающей подающей компоновки, действующей на инструмент по типу овершота.

Предпочтительно защитный элемент содержит вырез, устанавливаемый в одном аксиальном и угловом положении с пазом кожуха. Вырез выполнен с возможностью обеспечивать сквозной проход штифта фиксирующего механизма через стенку защитного элемента, при котором защитный элемент не мешает фиксирующему механизму и в частности штифту, выступающему радиально наружу из основной зацепляющей части.

Предпочтительно стопор закреплен на валу и выступает радиально от вала и проходит через паз в кожухе, при этом отклоняющий элемент выполнен с возможностью прикладывать силу, поворачивающую и аксиальный перемещающую стопор в пазу. Соответственно, стопор образует радиально проходящую зону вала, при этом управление поворотом и аксиальным перемещением стопора создает соответствующее перемещение вала относительно других компонентов инструмента. Относительное положение вала поэтому определяется относительным положением стопора в различных пазах и каналах настоящего инструмента по типу овершота.

Предпочтительно первая часть паза проходит в направлении по окружности для приема стопора, и вторая часть паза содержит проходящий аксиально отрезок с длиной больше длины первой части. Соответственно, стопор выполнен с возможностью перемещения по окружности и аксиально в пазу.

Если необходимо, зацепляющий конец основной зацепляющей части имеет байонетную конфигурацию на переднем конце инструмента с возможностью сцепления с фиксатором; и зацепляющий конец вспомогательной зацепляющей части содержит участок в виде колокола для зацепления байонетной конфигурации после касания или вблизи контакта с касанием и высвобождения байонетной конфигурации из зацепления с фиксатором. Такое устройство является предпочтительным для зацепления конкретной конфигурации фиксатора на компоновке головки, которая может содержать упруго отклоняющиеся фиксирующие рычаги, имеющие зацепляющие концы, перемещающиеся радиально внутрь и наружу.

Предпочтительно кожух инструмента содержит соединительный участок на заднем конце инструмента для стыковки с кожухом клапана или свободно падающим дополнительным изделием овершота, соединительный участок выполнен с функциональной возможностью аксиального скольжения в кожухе независимо от аксиального перемещения основной зацепляющей части. Настоящий инструмент поэтому выполнен с возможностью стыковки с дополнительным изделием овершота или корпусом клапана для обеспечения как доставки инструмента в стволе скважины, так и извлечения из него при соединении или отсоединении от компоновки головки. Устройство управления фиксатора инструмента выполнено с возможностью обнаружения состояния соединения клапанной коробки или дополнительного изделие овершота на инструменте, обеспечивая как передачу сигнала обратной связи оператору на поверхности, так изменения состояния соединения инструмента, соединяя или отсоединяя компоновку головки.

Предпочтительно вал содержит канал выполненный, как выемка в обращенной радиально наружу поверхности вала, причем канал имеет первую часть, расположенную параллельно оси вала, и вторую часть, проходящую по окружности вокруг вала, причем радиально внутренняя часть стопора, выполнена с возможностью зацепления для скольжения в первой и второй части канала. Канал при зацеплении для взаимодействия со стопором действует, ограничивая как относительное аксиальное перемещение вала, так и его вращение. Соответственно, вторая зацепляющая часть и основная зацепляющая часть выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга в ограниченных пределах, как в аксиальный направлении, так и в направлении по окружности или при повороте с помощью различных пазов и каналов, описанных в данном документе.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения создан способ колонкового бурения с применением инструмента, образующего часть устройства колонкового бурения со съемным керноотборником, способ содержит: перемещение инструмента по типу овершота в направлении аксиально вперед через устройство колонкового снаряда; зацепление фиксатора компоновки головки с помощью основной зацепляющей части инструмента для отсоединения компоновки головки из закрепленного аксиального положения на устройстве колонкового снаряда и аксиального соединения инструмента с компоновкой головки; перемещение соединенных инструмента и компоновки головки в направлении аксиально назад через устройство колонкового снаряда для извлечения из скважины компоновки головки, при этом инструмент содержит: основную зацепляющую часть для зацепления фиксатора компоновки головки, обеспечивающего аксиальное соединение между инструментом и компоновкой головки; вторую зацепляющую часть для временного зацепления фиксатора в дополнение к зацеплению фиксатора основной зацепляющей частью; стопор действующий между основной зацепляющей частью и вспомогательной зацепляющей частью; кожух имеющий зону для зацепления стопором, основной зацепляющей частью и вспомогательной зацепляющей частью, аксиально перемещающимися относительно кожуха, причем стопор выполнен с возможностью зацепления первой части зоны для разъемного соединения основной и вспомогательной зацепляющих частей для соединенного аксиального перемещения, и стопор выполнен с возможностью зацепления второй части зоны, обеспечивающего по меньшей мере частично независимое аксиальное перемещение вспомогательной зацепляющей части относительно основной зацепляющей части; отклоняющий элемент, действующий между кожухом и вспомогательной зацепляющей частью для отклонения вспомогательной зацепляющей части аксиально относительно основной зацепляющей части; при этом с помощью регулирования положения стопора между первой частью и второй частью кожуха инструмент может приспосабливаться к первому режиму работы, обеспечивающему аксиальное соединение между инструментом и компоновкой головки и второму режиму работы, обеспечивающему отсоединение инструмента от компоновки головки.

Если необходимо, способ может дополнительно содержать высвобождение аксиального соединения между инструментом и компоновкой головки с помощью аксиального перемещения вспомогательной зацепляющей части для контакта с фиксатором и высвобождения зацепления между основной зацепляющей частью и фиксатором.

В одном варианте осуществления инструмент по типу овершота имеет первое средство для зацепления фиксатора в компоновке головки, причем фиксатор блокируется с первым средством при зацеплении, и средство управления фиксатора, связанное с первым средством, которое может перемещаться относительно первого средства, при этом в первом положении средство управления фиксатора обеспечивает зацепление первым средством фиксатора, и во втором положении, средство управления фиксатора открывает фиксатор для высвобождение первого средства из фиксатора.

Первое средство на инструменте по типу овершота может содержать ряд отличающихся устройств для соединения с фиксатором в компоновке головки. Предпочтительно первое средство может содержать штырь, который располагается в фиксаторе в компоновке головки и сцепляется с ним. Другие устройства также могут подходить для первого средства и должны зависеть от типа фиксатора, применяемого в компоновке головки. Для ясности, первое средство описано ниже, как представляющее собой штырь, однако понятно, что изобретение не ограничено данным конкретным элементом.

Фиксатор может содержать обычный фиксатор с двумя рычагами где каждый рычаг является диаметрально противоположным другому и шарнирно закреплен относительно компоновки головки. Вместе с тем, другие устройства фиксатора, например, с тремя или больше рычагами фиксатора, а также фиксаторы альтернативных типов могут подходить для данного изобретения. Например, 4 или 6 рычагов можно применять в буровых системах большого диаметра.

Предпочтительно фиксатор содержит по меньшей мере два противоположных поворачивающихся на шарнирах рычага фиксатора, имеющих внутренние концы, которые отклоняются в направлении друг к другу для выталкивания верхних концов наружу в упор с блокирующей соединительной муфтой в колонковом снаряде. Отклоняющее средство может содержать эластомерный элемент, установленный вокруг внутренних концов рычагов фиксаторов, которое действует, стягивая их вместе. Данное в свою очередь обуславливает поворот наружных концов наружу относительно компоновка головки.

Штырь предпочтительно имеет наконечник, который выполнен с возможностью проходить через компоновку фиксатора вдоль ее оси так, что фиксатор приходит в движение, обеспечивая проход части наконечника через него, и когда часть наконечника прошла через концы фиксатора, рычаги фиксатора закрываются за частью наконечника для зацепления штыря с его удержанием. В данном положении с фиксатором, сцепленном на штыре, верхние концы рычагов фиксаторов отводятся внутрь к компоновке головки, так что они должны отцепляться от блокирующей соединительной муфты и обеспечивать перемещение компоновки внутренней трубы в бурильной трубе. При этом обеспечивается с помощью инструмента по типу овершота либо извлечение из скважины компоновки внутренней трубы с разблокированием фиксатора из блокирующей соединительной муфты или спуск компоновки внутренней трубы в бурильную трубу благодаря отводу верхних концов рычагов фиксаторов от их фиксирующего положения.

Должно существовать несколько отличающихся обстоятельств, в которых штырь должен отцепляться от фиксатора. На поверхности может возникать необходимость удаления компоновки внутренней трубы вручную из конца бурильной насосно-компрессорной трубы или может возникнуть необходимость дистанционного удаления, когда компоновка внутренней трубы села на конец бурильной трубы, что известно, как сухое высвобождение. Может также возникнуть такая необходимость, когда компоновка внутренней трубы прошла часть пути в скважину.

Во всех случаях средство управления фиксатора работает, отсоединяя фиксатор от штыря для обеспечения при этом отделения инструмента по типу овершота от компоновки внутренней трубы. В варианте, когда инструмент по типу овершота доставляет компоновку внутренней трубы на конец бурильной колонны, расцепление должно получаться дистанционно, а на поверхности должно обеспечиваться простое и безопасное расцепление вручную.

Предпочтительно перемещение средства управления фиксатора можно инициировать дистанционно с поверхности. Когда инструмент по типу овершота возвращается на поверхность, с ним можно работать вручную способом, который действует быстро, является удобным для оператора и не создает риска травм, а также потери или повреждения компоновки внутренней трубы.

Средство управления фиксатора предпочтительно скользит вдоль наружной поверхность штыря и в дополнение предпочтительно содержит втулку, смонтированную на оси, для скольжения вдоль вала штыря. Конец средства управления фиксатора предпочтительно сцепляется с рычагами фиксатора для открытия нижних концов рычагов фиксаторов с противодействием упругому отклоняющему элементу для обеспечения при этом вывода наконечника штыря из фиксатора.

Средство управления фиксатора может иметь устройство, обеспечивающее установку вручную на поверхности для управления перемещением средства управления фиксатора. Устройство может содержать стопор, который перемещается в управляющем пазу для управления перемещением средства управления фиксатора заданным способом. Например, устройство обеспечивает дистанционное высвобождение средства управления фиксатора, которое может перемещаться во второе положение, где штырь отцепляется от фиксатора в компоновке головки.

Перемещение средства управления фиксатора может проходить под действием пружинного элемента, который обеспечивает по меньшей мере приложение сжимающей нагрузки на средство управления фиксатора. Перемещением средства управления фиксатора можно дополнительно управлять посредством стопора, который может перемещаться в высвобожденное положение, при этом обеспечивая перемещение средства управления фиксатора вдоль штыря в положение, где должен высвобождаться фиксатор. Стопор можно выполнить с возможностью избирательного высвобождения, либо когда компоновка внутренней трубы расположена на конце бурильной колонны, обеспечивая дистанционное высвобождение, или когда компоновка внутренней трубы извлечена из скважины к верху бурильной трубы.

Предпочтительно средство управления фиксатора имеет промежуточное положение между первым и вторым положениями, где средство управления фиксатора действует, предотвращая открытие фиксатора, при котором самопроизвольно высвобождается штырь. Предпочтительно средство управления фиксатора снабжено упорной поверхностью, расположенной смежно с верхними концами рычагов фиксаторов для предотвращения перемещения внутрь верхних концов рычагов фиксаторов. Благодаря предотвращению данного перемещения внутрь фиксатор не может освобождаться от штыря.

Дополнительно, упорная поверхность, когда средство управления фиксатора перемещается в свое второе положение, располагается в области, где имеется достаточный просвет между верхними концами рычагов фиксатора и упорной поверхностью, обеспечивающий перемещение верхних концов рычагов фиксаторов внутрь для высвобождения при этом передних концов рычагов фиксаторов от штыря.

Краткое описание чертежей

Конкретный вариант реализации настоящего изобретения описан ниже только как пример со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано следующее.

На фиг. 1 показано сечение компоновки овершота, содержащей инструмент по типу овершота и клапанную коробку.

На фиг. 2 показан вид сбоку с продольным сечением инструмента по типу овершота.

На фиг. 3a, 3b и 3c показаны сечения клапанной коробки.

На фиг. 4a, 4b, 5a, 5b и 5c показаны сечения инструмента по типу овершота и клапанной коробки, сцепляющихся с компоновкой внутренней трубы и извлекающих компоновку из скважины.

На фиг. 4c и 5d показана часть инструмента по типу овершота и работа удерживающего механизма.

На фиг. 6a и 6b показаны сечения инструмента по типу овершота и клапанной коробки и показан инструмент по типу овершота, высвобождающийся из фиксаторов компоновки внутренней трубы.

На фиг. 6c показана часть инструмента по типу овершота и работа высвобождающего механизма.

На фиг. 7a, 7b, 7c и 7d показана последовательность высвобождения инструмента по типу овершота из фиксатора компоновки головки колонкового снаряда.

На фиг. 8 показана часть сечения на виде в изометрии инструмента по типу овершота.

На фиг. 9 показана в изометрии часть инструмента по типу овершота, в частности показаны детали удерживающего механизма.

На фиг. 10a и 10b показаны сечения компоновки инструмента по типу овершота и клапанной коробки, сцепленной с компоновкой внутренней трубы для расположения компоновки внутренней трубы в бурильной колонне.

На фиг. 10c показана часть инструмента по типу овершота с удерживающим механизмом.

На фиг. 11 показана свободно падающая компоновка, прикрепленная к инструменту по типу овершота где инструмент по типу овершота, прикреплен к компоновке головки.

На фиг. 12a и 12b показан инструмент по типу овершота, соединенный с компоновкой внутренней трубы при подготовке к доставке компоновки внутренней трубы в колонковый снаряд бурильной колонны.

На фиг. 12c показана часть инструмента по типу овершота и положение удерживающего механизма для доставки компоновки внутренней трубы в бурильную трубу.

На фиг. 13c показана часть высвобождающего механизма, частично завершившего работу, и на фиг. 13a и 12b показан инструмент по типу овершота относительно положения высвобождающего элемента, показанного на фиг. 14c.

На фиг. 14c показан высвобождающий механизм в положении, где инструмент по типу овершота освобожден от головки колонкового снаряда, и на фиг. 14a и 14b показан инструмент по типу овершота относительно положения высвобождающего элемента, показанного на фиг. 14c.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения

На фиг. 1 показана компоновка овершота, которая является компоновкой инструмента 10 по типу овершота и корпуса 11 клапана. Инструмент 10 по типу овершота применяетcя для извлечения из скважины компоновки внутренней трубы. Инструмент может также применятьcя для доставки компоновки внутренней трубы к концу бурильной колонны. Корпус 11 клапана можно применять для подачи насосом инструмента 10 по типу овершота через бурильную колонну. Данное должно в нормальных условиях выполняться для извлечения из скважины компоновки внутренней трубы. Корпус 11 клапана снабжен уплотнениями 12, которые создают гибкие уплотнения непроницаемые для текучей среды между корпусом 11 клапана и внутренней поверхностью стенки бурильной трубы. Клапан 13 с индикатором степени открытия оборудован в корпусе 11 клапана для обеспечения индикации бурильщику прекращения перемещения корпуса 11 клапана. Клапан 13 с индикатором степени открытия показан на фиг. 1 в своем открытом положении и содержит шар 14 и окна 15 прохода текучей среды. В своем открытом положении клапан с индикатором степени открытия обеспечивает текучей среде, подаваемой насосом за корпус 11 клапана, проход через отверстие 16 и окна 15 прохода текучей среды. В своем закрытом положении и для подачи насосом корпуса 11 клапана вдоль бурильных насосно-компрессорных труб, шар 14 установлен за седло 17 клапана, что предотвращает проход текучей среды через корпус 11 клапана и поэтому обеспечивает перемещение давлением текучей среды корпуса 11 клапана вдоль бурильной трубы (как показано на фиг. 3a).

Когда корпус 11 клапана становится неподвижным при зацеплении инструментом 10 по типу овершота компоновки внутренней трубы, увеличение давления текучей среды должно обеспечивать перемещение шара 14 через седло 17 клапана из положения фиг. 3а в его положение фиг. 1, при этом окна 15 прохода текучей среды становятся открытыми и обеспечивают текучей среде свободный проход к корпусу 11 клапана и вокруг инструмента 10 по типу овершота. Данное изменение давления обеспечивает индикацию на поверхности оператору бурения, что инструмент 10 по типу овершота встал на нужное место. Корпус 11 клапана имеет соединительное устройство 18 для проволочного каната, которым крепится канат для извлечения из скважины. Данное обеспечивает извлечение комбинацией инструмента 10 по типу овершота и корпуса 11 клапана компоновки внутренней трубы из скважины. Корпус 11 клапана крепится к инструменту 10 по типу овершота резьбовым соединением, штифтом или тем и другим. Инструмент 10 по типу овершота содержит штырь 20 и средство 21 управления фиксатора. Средство 21 управления фиксатора имеет аксиальный канал, в котором расположен проходящий через него участок вала штыря 20. Штырь 20 и средство 21 управления фиксатора расположены в кожухе 22, и кожух 22 в свою очередь расположен в защитном элементе 23.

Средство 21 управления фиксатора содержит втулку, в которой участок вала штыря 20 опирается с возможностью скольжения. Как объяснено ниже, средство 21 управления фиксатора перемещается в различные положения вдоль штыря 20 для управления работой фиксатора, и данное перемещение управляется стопором 24, который установлен на резьбе относительно средства 21 управления фиксатора. Конец 25 стопора 24 выступает из внутреннего канала средства 21 управления фиксатора и может избирательно устанавливаться либо в продольный паз 26 или в проходящий по окружности паз 27, которые оба расположены на штыре 20, как показано на фиг. 8. Вал стопора 24 располагается в управляющем пазу 29, который расположен в стенке кожуха 22. Головка 30 стопора 24 выступает над наружной поверхностью кожуха 22 и расположена в общем в вырезе 31 в защитном элементе 23. Как объяснено ниже, головка 30 должна при некоторых обстоятельствах упираться в кромку выреза 31.

Пружина 32 соединена как с кожухом 22, так и со средством 21 управления фиксатора. Пружина передает как силу сжатия, так и силу кручения на средство 21 управления фиксатора. Пружина 32 сжата и в нормальных условиях создает силу, которая отталкивает средство 21 управления фиксатора от кожуха 22. Штырь 20 имеет наконечник 35, который содержит конический участок 36 и проходящий по окружности уступ 37. Конический участок 36 и уступ 37 выполнены с возможностью сцепления с фиксатором в компоновке внутренней трубы.

Штырь 20 опирается на подшипник 39 для скользящего перемещения в кожухе 22. Штырь 20 удерживается в кожухе 22 с помощью пары болтов 40, ввинченных в конец штыря 20. Головки болтов 40 расположены в пазах 41, что в свою очередь обеспечивает небольшое продольное перемещение штыря 20 относительно кожуха 22. Когда конец 25 стопора 24 расположен в проходящем по окружности пазу 27 на валу штыря 20, то пружина 32, действующая на средство 21 управления фиксатора, должна в свою очередь отклонять штырь 20 в его выдвинутое вперед положение, показанное на фиг. 2. Когда конец 25 стопора 24 расположен в продольном пазу 26 на штыре 20, пружина 32 должна толкать средство 21 управления фиксатора вперед так что участок 43 в виде колокола располагается поверх участка 44 головки штыря 20. Средство 21 управления фиксатора имеет упорную муфту 45, которая взаимодействует с фиксатором в компоновке головки, и его работа описана ниже.

Защитный элемент 23 опирается для вращения на кожух 22. Стопорные шарики 58 расположены в стопорных калиброванных отверстиях 57 для удержания защитного элемента 23 в одном из двух положений. Данное служит для установки выреза 31 в нужное положение относительно головки 30 стопора 24 либо для остановки перемещения стопора 24 или для обеспечения перемещения на заданное расстояние.

Группы фиг. 4-7 показывают сцепление инструмента 10 по типу овершота с компоновкой внутренней трубы. На фигурах показана компоновка 47 головки, фигуры не включают в себя внутренней трубы, в которую отбирается образец. Внутренняя труба соединяется резьбой с концом компоновки 47 головки. Компоновка 47 головки, соединенная с внутренний трубой, называется компоновкой внутренней трубы.

На фиг. 4a и 4b показан инструмент 10 по типу овершота, поданный насосом в скважину, сразу после сцепления с фиксаторами 48 компоновки головки. Фиксаторы 48 содержат пару рычагов 49, соединенных с компоновкой 47 головки шарнирами 50. Внутренние концы 51 рычагов 49 фиксаторов расположены за уступом 37 на штыре 20. Эластомерное кольцо круглого сечения 52 расположено вокруг внутренних концов 51 и отклоняет внутренние концы 51 так, что они сцепляются в упор с участком 44 головки штыря 20. Данное удерживает внутренние концы упирающимися в уступу 37 для удержания при этом фиксатора 48 в закрытом положении относительно штыря 20. Рычаги 49 имеют верхние концы 53, которые упираются в блокирующую соединительную муфту бурильной колонны (не показано) для удержания компоновки 47 головки в ее положении для бурения, где компоновка устанавливается для приема образца керна по ходу бурения. Для сцепления верхних концов 53 фиксатора 48 с блокирующей соединительной муфтой в колонковом снаряде верхние концы 53 должны выступать радиально наружу на величину больше показанной на фиг. 4b. Диаметр участка 44 головки штыря 20 подбирается таким, что внутренние концы 51 выталкиваются наружу с противодействием кольцу 52 круглого сечения, при этом верхние концы 53 убираются в положение, показанное на фиг. 4b. Данное убранное положение верхних концов 53 создает просвет как относительно блокирующей соединительной муфты, так и внутренней поверхности стенки бурильной насосно-компрессорной трубы.

Примеры, показанные на фиг. 4a, 4b, 4c, 5a, 5b, 5c и 5d относятся к случаю, где инструмент 10 по типу овершота требуется подавать насосом в нужное положение, данный случай может относиться к водоносной скважине, где столб воды поддерживается в бурильной трубе. Данный случай может также относиться к горизонтальной или наклонно-направленной вверх скважине. В общем, такой вариант требуется в скважине (направленной вниз) с отклонением от вертикали, не обеспечивающим свободного падения компоновки внутренней трубы и связанной компоновки овершота.

На фиг. 4c показано выставление защитного элемента 23 для извлечения из скважины. На фиг. 4a и 4b показан инструмент 10 по типу овершота сразу после соединения с компоновкой 47 головки, подлежащей извлечению из скважины. Наконечник 35 штыря 20 проталкивается через внутренние концы 51 рычагов 49, при этом освобождая компоновку 47 головки от блокирующей соединительной муфты колонкового снаряда. Фиксатор 48 теперь сцеплен с штырем 20 внутренними концами 51 рычагов 49, расположенными за уступом 37.

До отправки инструмента 10 по типу овершота в бурильную трубу для извлечения из скважины компоновки 47 головки средство 21 управления фиксатора устанавливается относительно кожуха 22 так, что стопор 24 находится в положении, показанном на фиг. 4c. В дополнение, защитный элемент 23 поворачивается так, что паз 61 в защитном элементе 23 не совмещается с пазом 60 управляющего паза 29. Здесь имеется предварительная нагрузка, благодаря которой пружина 32 удерживает стопор 24 в данном положении. Когда штырь 20 сцепляется с фиксатором 48, давление текучей среды продолжает действовать на корпус 11 клапана, и имеет место одновременная работа, как клапана 13 с индикатором степени открытия, так и стопора 24, связанного со средством 21 управления фиксатора. Обе данные работы выполняются по существу, одновременно.

В варианте клапана 13 с индикатором степени открытия давление должно быть достаточным для продавливания шара 14 через седло 17 клапана в положение, показанное на фиг. 4a, 3b и 3c. Седло 17 клапана выполнено из полимера и является достаточно упругим для обеспечения перемещения шара 14 при заданном давлении. При данном высвобождении шара 14 открываются окна 15, обеспечивая проход текучей среды через корпус 11 клапана. Клапанные устройства в компоновке 47 головки должны быть закрыты, предотвращая проход текучей среды и обеспечивать подачу инструмента 10 по типу овершота и корпуса 11 клапана насосом через бурильную колонну. По достижении останова шар 14 перемещается через седло 17 клапана и обуславливает кратковременный импульс давления, который обеспечивает индикацию оператору на поверхности, что инструмент 10 по типу овершота встал на место.

Одновременно результатом импульса давления текучей среды является проталкивание корпусом 11 клапана кожуха 22 и защитного элемента 23 вперед к компоновке 47 головки, при этом обуславливается перемещение кожуха 22 относительно как средства 21 управления фиксатора, так и штыря 20. Результатом зацепления конца 25 стопора 24 в проходящем по окружности пазу 27 является перемещение штыря 20 и средства 21 управления фиксатора назад, как показано на фиг. 5d. Данное в свою очередь обуславливает сжатие пружины 32 и перемещение стопора 24 назад относительно управляющего паза 29. Стопор достигает конца 55 кромки управляющего паза 29, и крутящая сила, прикладываемая пружиной 32, обуславливает поворот средства 21 управления фиксатора, при этом стопор 24 перемещается в участок 60 паза. Данное показано на фиг. 5d, где средство 21 управления фиксатора теперь способно перемещаться продольно относительно штыря 20 в результате зацепления концом 25 продольного паза 26. При этом средство 21 управления фиксатора перемещаются в положения, показанные на фиг. 5b, где упорная муфта 45 блокирует любое дополнительное перемещение внутрь верхних концов 53 рычагов 49 фиксаторов. Данное положение является промежуточным для средства 21 управления фиксатора и физически предотвращает любое перемещение наружных концов фиксатора 53 внутрь и при этом предотвращает любое расцепление внутренних концов 51 рычагов 49 фиксаторов с наконечником 35 штыря 20.

Когда средство 21 управления фиксатора поворачивается так, что стопор 24 входит в паз 60 управляющего паза 29, пружина 32 срабатывает, толкая средство 21 управления фиксатора вперед, и стопор 24 скользит в пазу 60 до установки в упор с кромкой 62 выреза 31 в защитном элементе 23. Данное показано на фиг. 5d. В данном положении пружина 32 продолжает прикладывать силу к средству 21 управления фиксатора для удержания стопора 24 упирающимся в кромку 62.

Высвобождение клапана 13 с индикатором степени открытия создает индикацию для бурильщика на поверхности, что инструмент 10 по типу овершота сцеплен с компоновкой 47 головки. После автоматического срабатывания средства 21 управления фиксатора, комбинация инструмента 10 по типу овершота, корпуса 11 клапана и компоновки внутренней трубы должна быть готова для удаления из скважины. Для высвобождения инструмента 10 по типу овершота из компоновки 47 головки по прибытии комбинации инструмента 10 по типу овершота, корпуса 11 клапана и компоновки внутренней трубы на поверхность защитный элемент 23 поворачивают так, что паз 61 и защитный элемент 23 совмещаются с пазом 60 в кожухе 22. В результате пружина 32 толкает средство 21 управления фиксатора до конца вперед в его второе положение где отсоединяется штырь 20 от фиксатора, как описано выше. Поворот защитного элемента 23 показан на фиг. 6c, и положение высвобождения показано на фиг. 6a и 6b.

Данное обеспечивает весьма удобное и безопасное высвобождение инструмента 10 по типу овершота из компоновки 47 головки. Данное высвобождение показано в последовательности на фиг. 7a, 7b, 7c и 7d, где участок 43 в виде колокола средства 21 управления фиксатора расположен поверх участка 44 головки штыря 20 так, что конец части 43 в виде колокола упирается в уступ 37. В данном положении наружная поверхность части 43 в виде колокола упирается во внутренние поверхности рычагов 49 фиксаторов смежно с внутренними концами 51 рычагов 49 фиксаторов так, что внутренние концы 51 перемещаются от участка 44 головки и выходят из сцепления с уступом 37. Когда внутренние концы 51 рычагов 49 больше не сцеплены с уступом 37, то как видно на фиг. 7a, 7b, 7c и 7d, инструмент 10 по типу овершота можно выводить из фиксатора 48 и конца компоновки 47 головки.

На фиг. 8 и 9 показано более четко взаимодействие продольного паза 26, проходящего по окружности паза 27 и стопора 24. Как можно видеть, например, на фиг. 12c, когда стопор 24 расположен в трех более коротких отрезках длины от управляющего паза 29, которые параллельны и продолжаются пазом 60, который обуславливает перемещение вперед и назад участка со стопором 24 управляющего паза 29, конец 25 стопора 24 должен располагаться в проходящем по окружности пазу 27 и при этом блокировать перемещение средства 21 управления фиксатора относительно штыря 20. Однако, когда стопор перемещается в паз 60, уходя из трех коротких отрезков длины управляющего паза 29 (как показано на фиг. 9), то конец 25 совмещается с продольным пазом 26, при этом освобождается средство 21 управления фиксатора для перемещения продольно относительно штыря 20. Данное обеспечивает перемещение средства 21 управления фиксатора между его первым и вторым положением, а также промежуточным положением, как описано ниже.

Также возможно применение инструмента 10 по типу овершота и корпуса 11 клапана, соединяющихся с компоновкой внутренней трубы на поверхности и затем подаваемых насосом в данной комбинации через бурильную колонну. Данное не требуется в обычной практикe, но возможно соединение инструмента 10 по типу овершота с компоновкой 47 головки, как показано на фиг. 10a и 10b, и возможна доставка компоновки внутренней трубы к концу бурильных труб, если требуется. Частично конический участок 36 опирается на поверхность 54 в компоновке 47 головки. Данное обеспечивает проталкивание инструмента 10 по типу овершота в упор к компоновке 47 головки, при этом фиксатор 48 предотвращает высвобождение инструмента 10 по типу овершота. В данном положении, инструмент 10 по типу овершота, соединенный с корпусом 11 клапана, можно применять для подачи насосом компоновки внутренней трубы в конец бурильной колонны. Данное обычно не требуется, поскольку компоновка внутренней трубы сама должна в нормальных условиях в скважинах некоторых типов подаваться насосом в положение бурения. Но, как объяснено ниже, функционально возможно применение данного изобретения таким способом.

Для получения указанного стопор 24 располагается в управляющем пазу 29 в положении, показанном на фиг. 10c. Стопор 24 удерживается в данном положении сжатой пружиной 32, толкающей средство 21 управления фиксатора относительно кожуха 22 для удержания при этом стопора 24 в положении, показанном на фиг. 10c. В дополнение, конец 25 стопора 24 расположен в проходящем по окружности пазу 27 на штыре 20. Данная позиция в свою очередь продавливает штырь 20 вперед, так что болты 40 располагаются в в переднем участке своих пазов 41. Дополнительно, пружина 32 создает нагрузку на средство 21 управления фиксатора в виде крутящего момента, что в свою очередь означает, что стопор 24 толкается в упор к концу 55 кромки управляющего паза 29.

В данной конфигурации комбинацию компоновки внутренней трубы, инструмента по типу овершота и корпуса 11 клапана можно вставлять в верхний конец бурильной трубы и затем подавать насосом в нужное место. В данном случае на конце бурильной трубы устанавливают сальниковое устройство, что обеспечивает подачу текучей среды насосом в бурильную трубу за корпус 11 клапана. Сальниковое устройство выполнено с возможностью обеспечивать подачу проволочного каната, соединенного с соединительным устройством 18 в бурильную трубу, когда комбинация продвигается к концу бурильной трубы.

Комбинация должна в итоге достигать положения, где компоновка внутренней трубы должна фиксироваться в своем положении для бурения. Когда компоновка внутренней трубы останавливается, давление текучей среды за корпусом 11 клапана должно увеличиваться и передавать силу давления, в результате происходит как срабатывание клапана 13 с индикатором степени открытия в корпусе 11, так и перемещение вперед кожуха 22 относительно штыря 20. Обе данных операции происходят, по существу, одновременно.

Относительно клапана 13 с индикатором степени открытия, давление текучей среды является достаточным для проталкивания шара 14 через седло 17 клапана и открытия при этом окна 15 прохода текучей среды, данное соответствует описанному выше и показанному на фиг. 3a, 3b и 3c. Одновременно, кожух 22 перемещается относительно штыря 20. Штырь 20 находится в положении, показанном на фиг. 6b. В данном положении, болты 40 расположены на верхних концах пазов 41. Поскольку конец 25 стопора 24 расположен в проходящем по окружности пазу 27, то результатом перемещения штыря 20 также является перемещение средства 21 управления фиксатора, которое эффективно блокируется относительно штыря 20. Данное обуславливает перемещение стопора 24, при котором головка упирается в конец 55 управляющего паза 29. Когда стопор 24 достигает конца 55 управляющего паза 29, крутящая сила, приложенная к средству 21 управления фиксатора пружиной 32, обуславливает поворот средства 21 управления фиксатора, при котором стопор 24 располагается в участке 60 паза. В данном положении конец 25 стопора 24 совмещается с продольным пазом 26 в штыре 20 и обеспечивает средству управления фиксатора скольжение вперед относительно штыря 20.

При расположении в участке 60 паза, сжимающая сила, приложенная пружиной 32, толкает средство 21 управления фиксатора вперед и когда конец 25 стопора 24 расположен в продольном пазу 26, и головка 30 располагается в пазу 61 защитного элемента 23, то средство 21 управления фиксатора перемещается из своего первого положения, как показано на фиг. 10a и 10b, во второе положение, где средство 21 управления фиксатора действует, открывая фиксатор 48 для высвобождения при этом штыря 20, как описано выше и показано на фиг. 7a, 7b, 7c и 7d. Инструмент 10 по типу овершота и корпус 11 клапана затем становятся свободными для возврата на поверхность с помощью лебедки, выбирающей проволочный канат, соединенный с соединительным устройством 18. Компоновка колонкового снаряда теперь закреплена в положении, где верхние концы 53 рычагов 49 сцеплены с блокирующей соединительной муфтой, и при этом фиксируют компоновку внутренней трубы в нужном месте. Высвобожденный из фиксатора 48 инструмент 10 по типу овершота теперь свободен для возвращения на поверхность.

Инструмент 10 по типу овершота можно также применять для спуска компоновки внутренней трубы в сухую скважину, где отсутствует текучая среда на отрезке длины бурильной трубы или где бурильная труба заполняется только частично. В данном случае вместо применения корпуса 11 клапана свободно падающее дополнительное изделие 65 соединяется с инструментом 10 по типу овершота. Данное показано на фиг. 11. Свободно падающее дополнительное изделие 65 имеет ряд направляющих роликов 66, способствующих перемещению комбинации через бурильную трубу. Важным является вес свободно падающего дополнительного изделия 65, достаточный для сжатия пружины 32. Соответственно, когда компоновка внутренней трубы фиксируется на нужном месте, вес свободно падающего дополнительного изделия 65 должен обуславливать перемещение кожуха 22 и защитного элемента 23 относительно средства 21 управления фиксатора и штыря 20. Вместе с тем, хотя комбинация свободно падающего дополнительного изделия 65, инструмента 10 по типу овершота и компоновки внутренней трубы подвешивается на проволочном канате на лебедке (крепится к соединительному устройству 18 каната), не должно проходить относительное перемещение между кожухом 22 и средством 21 управления фиксатора.

До вставления компоновки внутренней трубы в бурильную трубу заданным положением средства 21 управления фиксатора является положение на оконечности управляющего паза 29, как показано на фиг. 12c. Данное положение обеспечивает уровень безопасности, поскольку требуется две отдельных операции для высвобождения инструмента 10 по типу овершота из компоновки 47 головки. Этим предотвращается случайное высвобождение инструмента 10 по типу овершота в случае, где продвижение компоновки внутренней трубы через бурильную трубу прерывается. Просвет между посадочным уплотнением 56 и внутренней поверхностью бурильной трубы является небольшим, и продвижению компоновки внутренней трубы могут помешать некоторые отложения на внутренней поверхности бурильной трубы или некоторые повреждения внутренней поверхности бурильной трубы. Если данное происходит, тогда полный вес свободно падающего дополнительного изделия 65 должен прикладываться к инструменту 10 по типу овершота, в результате чего средство 21 управления фиксатора должно выполнять шаговое перемещение через первую часть управляющего паза 29. Результатом первого приложения веса свободно падающего дополнительного изделия 65 должно быть перемещение кожуха 22 вниз, что в свою очередь приводит к перемещению стопора 24 к концу 67 управляющего паза 29, как показано на фиг. 12c. При занятии данного положения крутящая сила, приложенная пружиной 32, должна приводить к повороту средства 21 управления фиксатора и опиранию на конец 67 управляющего паза 29, как показано на фиг. 12c. Когда прекращение перемещения внутренней керноприемной компоновки обнаруживается на поверхности, трос выбирается лебедкой и вес свободно падающего дополнительного изделия 65 снимается с инструмента 10 по типу овершота. При этом стопор 24 приходит в положение, показанное на фиг. 4c, и инструмент 10 по типу овершота не высвобождается из компоновки 47 головки. Данное позволяет бурильщику повторить спуск компоновки колонкового снаряда для попытки обхода препятствия. Если удается обойти препятствие, то инструмент может продолжить перемещение к посадочному положению на конце бурильных труб. Однако, если инструмент вновь защемляется, то вес свободно падающего дополнительного изделия 65 должен действовать высвобождая инструмент 10 по типу овершота из соединения с компоновкой 47 головки. В данном случае по меньшей мере инструмент 10 по типу овершота и свободно падающее дополнительное изделие 65 можно извлекать из скважины и затем можно повторить попытку извлечения из скважины компоновки внутренней трубы.

Также возможно высвобождение компоновки внутренней трубы из инструмента по типу овершота по достижении воды в частично заполненной водой скважине. При спуске компоновки внутренней трубы с прикрепленным инструментом по типу овершота и свободно падающим дополнительным изделием 65 в воду, перемещение всех указанных компонентов должно блокироваться. Указанное должно обнаруживаться на поверхность по ослаблению натяжения троса лебедки.

Одновременно, вес свободно падающего дополнительного изделия 65 и инструмента по типу овершота должен управлять работой фиксатора с помощью его пошагового перемещения через первую часть управляющего паза 29. Компоновку внутренней трубы можно теперь высвобождать с помощью дополнительного натяжения троса и последующего высвобождения троса, что в свою очередь обеспечивает действие веса инструмента 10 по типу овершота и свободно падающего дополнительного изделя 65, которое должно затем приводить к высвобождению инструмента по типу овершота из компоновки внутренней трубы. Компоновка внутренней трубы должна затем освобождаться для смещения к своему фиксированному положению в колонковом снаряде, и когда данное происходит, что должно занимать некоторое время, оператор может извлекать из скважины инструмент 10 по типу овершота с помощью лебедки. Данное должно давать некоторую экономию времени, поскольку инструмент 10 по типу овершота может выходить из бурильной трубы к моменту, когда компоновка внутренней трубы закрепляется в колонковом снаряде.

В полностью сухой скважине компоновку внутренней трубы следует закреплять в положении бурения со средством 21 управления фиксатора и стопором 24 в положении, показанном на фиг. 12c. При таком положении бурильщику необходимо поднять свободно падающее дополнительное изделие 65 и инструмент 10 по типу овершота дважды для высвобождения инструмента 10 по типу овершота из фиксатора 48 поскольку процесс прикрепления должен уже привести под действием веса инструмента 10 по типу овершота и свободно падающего дополнительного изделия 65 к одному шаговому перемещению стопора, как показано на фиг. 13c. Данное высвобождение показано последовательно на фиг. 13a, 13b и 13c, где на фиг. 13c показан стопор 24, установленный на конце обоих пазов 60 и 61, что приводит к перемещению средства 21 управления фиксатора в свое второе положение, показанное на фиг. 13b где высвобождается инструмент по типу овершота из компоновки 47 головки. Данное обеспечивает последующее извлечение инструмента 10 по типу овершота и свободно падающего дополнительного изделия 65 из скважины на поверхность.

Свободно падающее дополнительное изделие 65, соединенное с инструментом 10 по типу овершота, можно также применять для спуска внутренней керноприемной компоновки полностью в скважину, которая является частично водоносной. В данном случае комбинация инструмента 10 по типу овершота, свободно падающего дополнительного изделия 65 и компоновки внутренней трубы должна спускаться лебедкой на тросе до входа комбинации в контакт с водой в бурильной трубе. В данной точке, перемещение комбинации может замедляться водой, однако должно продолжаться, как падение под действием собственного веса, при этом инструмент 10 по типу овершота и свободно падающее дополнительное изделие 65 соединены. Аналогично, вес свободно падающего дополнительного изделия 65 должен являться достаточным для управления работой средства 21 управления фиксатора и стопора 24 способом, описанным выше, когда компоновка внутренней трубы достигает колонкового снаряда.

Как понятно из приведенного выше описания, изобретением создано полезное средство управления работой инструмента 10 по типу овершота, как для подачи компоновки внутренней трубы в колонковый снаряд, так и извлечения из него. Дополнительно, набор инструментов, описанных выше, можно применять как в заполненных водой, так и в сухих скважинах, и при спуске либо насосом или под действием силы тяжести. Данное должно являться весьма предпочтительным для бурильщиков, которым без применения данного изобретения требуется работать с комплектами многочисленных инструментов для разных обстоятельств. Данным изобретением создан унифицированный комплект инструментов, которые можно применять в обоих вариантах.

Специалисту в данной области техники понятно, что изобретение не ограничивается применением частного описанного варианта осуществления. Настоящее изобретение также не ограничено предпочтительным вариантом осуществления, частные элементы и/или признаки которого описаны или показаны в данном документе. Понятно, что изобретение не ограничено описанным вариантом или вариантами осуществления, но может претерпевать многочисленные перестановки, модификации и замены без отхода от объема изобретения.

Инструмент по типу овершота для разъемного соединения с компоновкой головки, как часть устройства колонкового бурения со съемным керноотборником. Инструмент по типу овершота содержит основную зацепляющую часть и вспомогательную зацепляющую часть и выполнен с возможностью автоматизированного соединения с компоновкой головки и отсоединения от нее с помощью выбранного зацепления компоновки головки зацепляющей частью. Инструмент по типу овершота выполнен с возможностью как доставки в скважину, так и извлечения из скважины компоновки головки из фиксированного положения на режущем конце колонкового снаряда. Технический результат заключается в создании унифицированного комплекта инструментов. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 34 ил.

1. Инструмент (10) по типу овершота для разъемного соединения с компоновкой (47) головки устройства колонкового бурения со съемным керноотборником, содержащий:

основную зацепляющую часть (20) для зацепления фиксатора (48) компоновки (47) головки, обеспечивающего аксиальное соединение между инструментом (10) и компоновкой (47) головки;

вспомогательную зацепляющую часть (21) для временного зацепления фиксатора (48) в дополнение к зацеплению фиксатора (48) основной зацепляющей частью (20);

стопор (24), действующий между основной зацепляющей частью (20) и вспомогательной зацепляющей частью (21);

кожух (22), имеющий зону (29, 60) для зацепления стопора (24), основную зацепляющую часть (20) и вспомогательную зацепляющую часть (21), аксиально перемещающиеся относительно кожуха (22), причем стопор (24) выполнен с возможностью i) зацепления первой части (29) зоны (29, 60) для разъемного соединения основной зацепляющей части (20) и вспомогательной зацепляющей части (21) для соединенного аксиального перемещения и ii) зацепления второй части (60) зоны (29, 60) обеспечивающего по меньшей мере частично независимое аксиальное перемещение вспомогательной зацепляющей части (21) относительно основной зацепляющей части (20);

отклоняющий элемент (32), действующий между кожухом (22) и вспомогательной зацепляющей частью (21) для отклонения вспомогательной зацепляющей части (21) аксиально относительно основной зацепляющей части (20);

при этом с помощью регулирования положения стопора (24) между первой частью (29) и второй частью (60) кожуха (22) инструмент (10) можно настраивать на работу в первом режиме, обеспечивающем аксиальное соединение между инструментом (10) и компоновкой (47) головки или втором режиме, обеспечивающем отсоединение инструмента (10) от компоновки (47) головки.

2. Инструмент по п.1, в котором основная зацепляющая часть (20) содержит удлиненный вал (20), и вспомогательная зацепляющая часть (21) содержит втулку (21), установленную вокруг вала (20), причем втулка (21) выполнена с возможностью аксиального скольжения поверх вала (20).

3. Инструмент по п.2, в котором зона (29, 60) кожуха (22) содержит паз (29, 60), при этом первая часть (29) и вторая часть (60) кожуха (22) содержат зоны паза (29, 60), и стопор (24) выполнен с функциональной возможностью перемещения в пазу (29, 60) между первой частью (29) и второй частью (60).

4. Инструмент по п.3, в котором отклоняющий элемент (32) выполнен дополнительно с возможностью поворота вспомогательной зацепляющей части (21) относительно основной зацепляющей части (20).

5. Инструмент по п.4, в котором отклоняющий элемент (32) является спиральной пружиной (32), проходящей между кожухом (22) и вспомогательной зацепляющей частью (21).

6. Инструмент по п.1, дополнительно содержащий защитный элемент (23), вмещающий основную зацепляющую часть (20) и вспомогательную зацепляющую часть (21), а также кожух (22), при этом основная зацепляющая часть (20) и вспомогательная зацепляющая часть (21), а также кожух (22) выполнены с функциональной возможностью аксиального скольжения в защитном элементе (23).

7. Инструмент по п.6, дополнительно содержащий временно блокирующее вращение устройство (57, 58), имеющее по меньшей мере два блокирующих положения для временного блокирования кожуха (22) на защитном элементе (23) в двух угловых положениях.

8. Инструмент по п.6 или 7, в котором защитный элемент (23) содержит вырез (31), устанавливаемый в одном аксиальном и угловом положении с пазом (29, 60) кожуха (22).

9. Инструмент по любому из пп.4-7, в котором стопор (24) закреплен на валу (20), выступает радиально от него и проходит через паз (29, 60) в кожухе (22), при этом отклоняющий элемент (32) выполнен с возможностью прикладывания силы для осуществления поворота и аксиального перемещения стопора (24) в пазу (29, 60).

10. Инструмент по п.9, в котором первая часть (29) в пазу (29, 60) проходит по окружности для приема стопора (24), и вторая часть (60) в пазу (29, 60) содержит аксиально проходящий участок с длиной больше длины первой части (29).

11. Инструмент по п.1, в котором зацепляющий конец (35) основной зацепляющей части (20) имеет байонетную конфигурацию (37) на переднем конце инструмента (10), сцепляющуюся с фиксатором (48); и

зацепляющий конец вспомогательной зацепляющей части (21) содержит часть (43) в виде колокола для зацепления байонетной конфигурации (37) после касания или вблизи контакта с касанием и высвобождения байонетной конфигурации (37) из зацепления с фиксатором (48).

12. Инструмент по п.1, в котором кожух (22) содержит соединительный участок на заднем конце инструмента (10) для стыковки с кожухом клапана (11) или свободно падающим дополнительным изделием (65) овершота, причем соединительный участок выполнен с функциональной возможностью аксиального скольжения в кожухе (22) независимо от аксиального перемещения основной зацепляющей части (20).

13. Инструмент по п.2, в котором вал (20) содержит канал, выполненный как выемка в обращенной радиально наружу поверхности вала (20), причем канал имеет первую часть (26), расположенную параллельно оси вала (20), и вторую часть (27), проходящую по окружности вокруг вала (20), и радиально внутреннюю часть (25) стопора (24), выполненную для зацепления с возможностью скольжения в первой (26) и второй (27) части канала.

14. Способ колонкового бурения с применением инструмента (10), образующего часть устройства колонкового бурения со съемным керноотборником, содержащий этапы, на которых осуществляют:

перемещение инструмента (10) по типу овершота в направлении аксиально вперед через устройство колонкового снаряда;

зацепление фиксатора (48) компоновки (47) головки с помощью основной зацепляющей части (20) инструмента (10) для отсоединения компоновки (47) головки из закрепленного аксиального положения на устройстве колонкового снаряда и аксиального соединения инструмента (10) с компоновкой (47) головки;

перемещение соединенных инструмента (10) и компоновки (47) головки в направлении аксиально назад через устройство колонкового снаряда для извлечения из скважины компоновки (47) головки, при этом инструмент (10) содержит:

основную зацепляющую часть (20) для зацепления фиксатора (48) компоновки (47) головки, обеспечивающего аксиальное соединение между инструментом (10) и компоновкой (47) головки;

вторую зацепляющую часть (21) для временного зацепления фиксатора (48) в дополнение к зацеплению фиксатора (48) основной зацепляющей частью (20);

стопор (24), действующий между основной зацепляющей частью (20) и вспомогательной зацепляющей частью (21);

кожух (22), имеющий зону для зацепления стопором (24), основной зацепляющей частью (20) и вспомогательной зацепляющей частью (21), аксиально перемещающуюся относительно кожуха (22), и стопор (24), выполненный с возможностью зацепления первой части (29) зоны для разъемного соединения основной зацепляющей части (20) и вспомогательной зацепляющей части (21) для соединенного аксиального перемещения, и стопор (24), выполненный с возможностью зацепления второй части (60) зоны, обеспечивающего по меньшей мере частично независимое аксиальное перемещение вспомогательной зацепляющей части (21) относительно основной зацепляющей части (20);

отклоняющий элемент (32), действующий между кожухом (22) и вспомогательной зацепляющей частью (21) для отклонения вспомогательной зацепляющей части (21) аксиально относительно основной зацепляющей части (20);

при этом с помощью регулирования положения стопора (24) между первой частью (29) и второй частью (60) кожуха (22) инструмент (10) можно настраивать на работу в первом режиме, обеспечивающем аксиальное соединение между инструментом (10) и компоновкой (47) головки или втором режиме, обеспечивающем отсоединение инструмента (10) от компоновки (47) головки.

15. Способ по п.14, дополнительно содержащий высвобождение аксиального соединения между инструментом (10) и компоновкой (47) головки с помощью аксиального перемещения вспомогательной зацепляющей части (21) для контакта с фиксатором (48) и высвобождение зацепления между основной зацепляющей частью (20) и фиксатором (48).