Устройство для спуска с вращением, расхаживания и бурения на обсадной колонне Российский патент 2022 года по МПК E21B23/00 E21B19/02 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при выполнении буровых работ, в частности для бурения скважин на обсадной колонне.

Известен овершот (патент RU № 149992, МПК Е21В 31/18, опубл. 27.01.2015 г., Бюл. № 3), содержащий полый корпус, соединенный с переводником для присоединения по резьбе с колонной труб, внутри корпуса с возможностью осевого перемещения установлена сквозная цанга, выполненная в виде пружинящей разрезной втулки с наружным конусом, взаимодействующим с внутренним конусом, выполненным со стороны нижнего торца корпуса, на рабочей поверхности цанги выполнены зубья, контактирующие с наружной поверхностью тела ловимой трубы, с нижнего торца корпуса выполнен дополнительный конус, для захода трубы. Осевое перемещение цанги ограничено стопорным кольцом, установленным на внешней поверхности цанги и входящем в широкую кольцевую проточку, выполненную в корпусе, а верхний торец стопорного кольца и упорная поверхность широкой кольцевой проточки выполнены конусными, причем выше установки цанги выполнена узкая кольцевая проточка для фиксации цанги при освобождении от трубы.

Недостатки устройства:

- невозможность применять устройство при спуске обсадной колонны с вращением из-за невозможности передавать крутящий момент от ведущей бурильной трубы к обсадным трубам;

- невозможность удерживать крутящий момент, возникающий при бурении;

- разрушение уплотнения по торцу трубы при осевой нагрузке сверху вниз при бурении на обсадных трубах;

- большие габариты устройства исключают его использование при бурении роторной компоновкой;

- ограниченная область применения устройства, так как устройство невозможно применять с трубами, оснащенными муфтами.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является внутренняя труболовка, (патент RU № 2183252, МПК Е21В 31/20, опубл. 10.06.2002 г., Бюл. № 16), содержащая корпус с наружной винтовой поверхностью, верхняя часть которого присоединена к переводнику, а нижняя - к наконечнику, захватное устройство с внутренней винтовой поверхностью, ответной наружной винтовой поверхности корпуса, и ограничительное устройство. Ограничительное устройство выполнено в виде втулки, размещенной в верхней части наконечника. Захватное устройство в нижней части имеет конусную направляющую и цилиндрическую поверхность, при этом цилиндрическая поверхность входит во втулку с возможностью осевого перемещения относительно корпуса. Длина цилиндрической поверхности соответствует величине свободного хода захватного устройства в осевом направлении.

Недостатки устройства:

- невозможность применять устройство при спуске обсадной колонны с вращением из-за невозможности передавать крутящий момент от ведущей бурильной трубы к обсадным трубам;

- невозможность удерживать крутящий момент, возникающий при бурении роторной компоновкой;

- устройство не предназначено для расхаживания, извлечения с проворотом прихваченных компоновок;

- отсутствие герметизации, как следствие невозможно осуществлять промывку при спуске с вращением, расхаживании обсадной колонны и при бурении и проработке ствола скважины.

Техническими задачами являются создание надежного в работе устройства, позволяющего передавать крутящий момент и производить промывку скважины при бурении как верхним силовым приводом, так и роторной компоновкой при спуске с вращением обсадной колонны и расхаживании обсадной колонны при спуске.

Технические задачи решаются устройством для спуска с вращением, расхаживания и бурения на обсадной колонне, содержащим корпус с наружной винтовой поверхностью, нижняя часть которого присоединена к наконечнику, захватное устройство, выполненное в виде цанги с наружной зубчатой поверхностью, и ограничительное устройство, выполненное в виде втулки с возможностью осевого перемещения относительно корпуса.

Новым является то, что винтовая поверхность корпуса выполнена в виде резьбы, также втулка снабжена внутренней резьбой для соединения по резьбе с корпусом, а снаружи - конической поверхностью с шипами, взаимодействующей с конической поверхностью цанги изнутри при вращении корпуса вправо, при этом цанга сверху снабжена упорным уступом, а шипы конической поверхности втулки располагаются в прорезях цанги, наконечник снабжен отверстиями и выполнен диаметром, центрирующим устройство при посадке в обсадную трубу и ограничивающим перемещение самоуплотняющейся манжеты, соединенной сверху герметично с корпусом посредством резьбовой втулки и поджимной гайки.

На фиг.1 показан общий вид устройства в транспортном положении;

На фиг. 2 - общий вид устройства в рабочем положении.

Устройство для спуска с вращением, расхаживания и бурения на обсадной колонне содержит корпус 1 (фиг. 1, 2) с наружной винтовой поверхностью в виде резьбы 2. Нижняя часть корпуса 1 присоединена к наконечнику 3. Захватное устройство 4 выполнено в виде цанги 5 с наружной зубчатой поверхностью 6. Ограничительное устройство 7 выполнено в виде втулки 8 с возможностью осевого перемещения относительно корпуса 1.

Втулка 8 снабжена внутренней резьбой 9 под резьбу 2 корпуса 1, а снаружи снабжена конической поверхностью 10 с шипами 11, взаимодействующей с конической поверхностью 12 цанги 5 изнутри при вращении корпуса 1 вправо. Цанга 5 сверху снабжена упорным уступом 13. Шипы 11 на конической поверхности 10 втулки 8 располагаются в прорезях 14 цанги 5. Наконечник 3 снабжен отверстиями 15 и выполнен диаметром, центрирующим устройство при посадке в обсадную трубу 16 и ограничивающим перемещение самоуплотняющейся манжеты 17, соединенной сверху герметично с корпусом 1 посредством резьбовой втулки 18 и поджимной гайки 19.

Устройство работает следующим образом.

Устройство в сборе по внутренней резьбе 20 (фиг. 2), навинчивают на ниппельный конец ведущей бурильной трубы буровой установки. С мостков с помощью элеватора спускают в скважину (на фиг. не показаны) обсадную трубу 16 с долотом или забойным двигателем и долотом и устанавливают на стол ротора (на фиг. не показаны). Ведущую бурильную трубу с устройством сажают в обсадную трубу 16 до упора упорного уступа 13 цанги 5 в муфту 21 обсадной колонны 16 (фиг. 2). При этом наконечник 3 центрирует устройство предохраняя самоуплотняющуюся манжету 17 от повреждения. Создают вращение вправо, при этом за счет упора упорного уступа 13 в муфту 21 цанга 5 остается неподвижной, а втулка 8 по резьбе на корпусе 1 перемещается вверх и взаимодействуя конической поверхностью 10 с шипами 11 с конической поверхностью 12 цанги 5 изнутри, раздвигает цангу до внедрения зубчатой поверхности 6 во внутреннюю стенку 22 обсадной колонны 16, надежно фиксируя обсадную колонну 16. После чего спускают обсадную трубу с долотом на забой скважины. Создают промывку скважины, при этом за счет перепада давления внутри обсадной трубы 16 перепад давления передается через отверстия 15 во внутреннюю полость 23 самоуплотняющейся манжеты 17, прижимая ее к внутренней стенке 22 обсадной колонны 16, надежно герметизируя внутритрубное пространство. Создавая осевую нагрузку вниз и вращение вправо, производят процесс бурения на длину ведущей бурильной трубы. После чего вращением влево втулка 8 перемещается вниз, а цанга 5 принимает транспортное положение. Берут следующую обсадную трубу 16 свинчивают с предыдущей, спускают до посадки муфты 21 на стол ротора. После чего ведущая бурильная труба с устройством сажается в следующую обсадную трубу 16 до упора упорного уступа 13 цанги 5 в муфту 21 обсадной колонны 16, вращением вправо ее фиксируют и продолжают процесс бурения. Поочередно наращивая обсадные трубы 16 скважину бурят до проектного забоя.

Предлагаемое устройство позволяет передавать крутящий момент и производить промывку скважины при бурении как верхним силовым приводом, так и роторной компоновкой, при спуске с вращением обсадной колонны и расхаживании обсадной колонны при спуске.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при выполнении буровых работ, в частности для бурения скважин на обсадной колонне. Устройство для спуска с вращением, расхаживания и бурения на обсадной колонне содержит корпус с наружной винтовой поверхностью, нижняя часть которого присоединена к наконечнику, захватное устройство, выполненное в виде цанги с наружной зубчатой поверхностью, ограничительное устройство, выполненное в виде втулки с возможностью осевого перемещения относительно корпуса. Винтовая поверхность корпуса выполнена в виде резьбы. Втулка изнутри снабжена резьбой под резьбу корпуса, а снаружи – конической поверхностью с шипами, взаимодействующей с конической поверхностью цанги изнутри при вращении корпуса вправо. Цанга сверху снабжена упорным уступом, а шипы конической поверхности втулки располагаются в прорезях цанги. Наконечник снабжен отверстиями и выполнен диаметром, центрирующим устройство при посадке в обсадную трубу и ограничивающим перемещение самоуплотняющейся манжеты, соединенной сверху герметично с корпусом посредством резьбовой втулки и поджимной гайки. Предлагаемое устройство позволяет передавать крутящий момент и производить промывку скважины при бурении как верхним силовым приводом, так и роторной компоновкой, при спуске с вращением обсадной колонны и расхаживании обсадной колонны при спуске. 2 ил.

Устройство для спуска с вращением, расхаживания и бурения на обсадной колонне, содержащее корпус с наружной винтовой поверхностью, нижняя часть которого присоединена к наконечнику, захватное устройство, выполненное в виде цанги с наружной зубчатой поверхностью, ограничительное устройство, выполненное в виде втулки с возможностью осевого перемещения относительно корпуса, отличающееся тем, что винтовая поверхность корпуса выполнена в виде резьбы, также втулка изнутри снабжена резьбой под резьбу корпуса, а снаружи – конической поверхностью с шипами, взаимодействующей с конической поверхностью цанги изнутри при вращении корпуса вправо, при этом цанга сверху снабжена упорным уступом, а шипы конической поверхности втулки располагаются в прорезях цанги, наконечник снабжен отверстиями и выполнен диаметром, центрирующим устройство при посадке в обсадную трубу и ограничивающим перемещение самоуплотняющейся манжеты, соединенной сверху герметично с корпусом посредством резьбовой втулки и поджимной гайки.