Буровой предохранительный переходник Советский патент 1984 года по МПК E21B17/06 

Изобретение относится к буровой технике, а более конкретно к устройствам, служащим для ограничения крутящего момента при бурении и для отсоединения колонны бурильных труб от прихваченного инструмента.

Известно устройство для отсоединения колонны бурильных труб от прихваченного инструмента, включающее корпус с ниппелями на верхнем и нижнем-концах, первый из которых соединен с корпусом при помощи резьбы, а второй - посредством шлицев и втулки с левой резьбой. Внутри корпуса размещен шпиндель, зафиксированный в исходном положении срезным элементом и смещенный в осевом направлении от втулки, причем их торцы, обращенные один к другому, выполнены кулачками для взаимодействия после разрушения срезного элемента ij .

Однако такое устройство имеет низкую эффективность работы, так как используемый в его конструкции срезной элемент рассчитан на передачу определенной осевой нагрузки и крутящего момента. Незначительное же превышение этих параметров может привести к разрушению этого элемента Кроме того, разрушаемый элемент в процессе бурения подвергается знакопеременным нагрузкам, поэтому расчетна прочность и выносливость в процессе работы его уменьшается и может произойти преждевременный выход его из строя. А из-за широкого вариьрования геолого- технических условий очень трудно рассчитать на прочность эту разрушаемую деталь для передачи необходимых рабочих нагрузок. Использование устройства в качестве выбивного механизма позволяет устранять прихват бурового инструмента, но при этом работоспособность переходника нарушается и для дальнейшего бурения скважины необходима установка нового срезного элемента.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является буровой предохранительный переходник, включающий корпус, ниппель с кулачками, шлицевой вал, на котором установлена подпружиненная шлицевая втулка -с кулачками, иПредохранительный элемент 2 .

Недостатком известного устройства является малая эффективность-работы. Во-первых, для отсоединения переходника от прихваченного инструмента производится срез разрушаемого элемента путем натяжки бурильных труб, для чего необхрдимо оснащать буровую установку талевой системой или ,использоватьдо1 1крат . Во-вторых,.в . случае прихвата бурового инструмента

переходником нельзя произвести обратно выбуривание, так как при этом необходимо к инструменту прикладывать крутящий момент несколько выше расчетного В известном устройстве кулачковая муфта в случае обратного выбуривания будет постоянно отключаться, так как пружина в ней рассчитана для передачи крутящего момента, необ}содимого для нормального процесса ..бурения,

Целью изобретения является повышение эффективности работы бурового предохранительного переходника путем обеспечения возможности обратного выбуривания и упрощения процесса отсоединения от прихваченного инструмента.

. Поставленная цель достигается тем, что буровой предохранительный переходник, включающий корпус, ниппель с кулачками, шлицевой вал, на котором установлена подпружиненная шлицевая втулка с кулачками, и предохранительный элемент, снабжен дополнительным ниппелем с кулачками На торцовой и внутренней поверхностях, а втулка выполнена с дополнительными кулачками для взаимодействия с кулачками торцовой поверхности дополнительного ниппеля, причем предохранительный элемент выполнен в виде втулки с левой резьбой, установленной между дополнительным ниппелем и шлицевЕлм валом и связанной через кулачки с нижележащей разрезной втулкой, которая своей внутренней конусной поверхностью опирается на конусное кольцо, причем на боковой поверхности разрезной втулки размещены кулачки для взаимодействия с кулачками, .выполненными на внутренней .поверхности дополнительного ниппеля.

На фиг. 1 изображен предлагаемый буровой предохранительный переходник на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1, на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1.

Переходник имеет корпус 1, внутри которого размещен шлицевой вал 2. С корпусом 1 с помощью резьбы соединень дополнительный верхний 3 и нижний 4 ниппели,. снабженные на торцовых поверхностях кулачками, имеющими скосы на боковых поверхностях. На валу 2 установлена шлицевая втулка 5 с кулачками на нижней и верхней торцовых поверхностях, пружина б, конусное кольцо 7 и втулки: разрезная 8 и с левой резьбой 9.

Предохранительный переходник работает следующим образом.

В процессе бурения крутящий момент, приложенный к корпусу 1 переходника, передается ишицевым валом 2 буровому инструменту через кулачково

зацепление верхнего ниппеля 3 и шлицевой втулки 5. В случае возрастани крутящего момента выше расчетного происходит относительное смещение кулачков и сжатие пружины 6, после чего кулачки выходят из зацепления, предохраняя бури.ные трубы от скручивания,, а б ровой инструмент от разрушающих моментных нагрузок. При возникновении прихвата бурового инструмента к переходнику прикладывают растягивающую осевую нагрузку, а так как вал 2 с инструментом удерживается на забое прихваченный породой, то корпус 1 поднимается вверх, сжимая пружину 6, при этом размыкаются кулачки верхнего ниппеля 3 и шлицевой втулки 5. Усилие от сжимаемой пружины б передается на втулку 5, конусное кольцо 7 и разрезную втулку 8. По мере дальнейшего подъема корпуса 1 предохранителя кулачки нижнего нипцеля 4 будут сближаться с кулачками, расположенными на нижней торцовой поверхности шлицевой втулки 5, а разрезная втулка 8 под воздействием на нее.конусного кольца 7 будет стремиться раздвинуться в радиальном направлении и своими боковыми кулачками войдет в зацепление с кулачками верхнего ниппеля 3. В этом случае кулачки ниппеля 3 и втулки 8 сомкнутся под действием осевой силы, создаваемой гидравликой станка, следовательно, инструменту можно передать кратковременный крутящий момент выше расчетного, чтобы произвести обратное выбуривание. Если это не приведет к освобождению прихваченного инструмента, тогда осуществляют разъединение кулачков втулки 5 и нижнего ниппеля 4 путем,снятия осевой нагрузки. При опускании корпуса предохранителя в нижнее положение кулачковое зацепление шлицевой втулки 5 и ниппеля 4 прерывается, но при этом в зацепление входят кулачки

разрезной втулки 8 и верхнего ниппеля 3, а также кулачки на верхней торцовой поверхности разрезной втулки с левой резьбой 9. При передаче правого вращения предохранителюпроисходит отвинчивание втулки 9. Связь вала 2 и ниппеля 3 прерывается, чем обеспечивается свободное извлечение из скважины всех элементов переходника, оставляя на забое вал 2

с прихваченным буровым инструментом. Преимущество предлагаемого бурового предохранителя заключается в том, что применение его при бурении геологоразведочных скважин обеспечивает. защиту бурильных труб от

скручивания, а бурового инструмента от поломок. Освобождение бурового инструмента от прихвата обратным выбуриванием- исключает необходимость

оснащения буровой установки дополнительной талевой системой, а для случая отсоединения прихваченного инструмента от предохранителя отпадает необходимость в натяжке бурильных труб, которая отрицательно влияет -на долговечность и их работоспособность .

агМ

БУРОВОЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ ПЕРЕХОДНИК, включающий корпус, ниттпель с кулачками, шл1{цевой вал, на котором установлена подпружиненная шлицевая втулка с кулачками, и предохранительный элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности его работы путем обеспечения возможности обратного выбуривания и упрощения процесса отсоединения от прихваченного инструмента, он снабжен дополнительным ниппелем с кулачками на торцовой и внетренней поверхностях, а втулка выполнена с дополнительными кулачками для взаимодействия с кулачками торцовой поверхности дополнительного ниппеля, причем предохранительнь1й элемент выполнен в виде втулки с левой резьбой, установленной между дополнительным нидпелем и шлицевым валом и связанной через кулачки с нижележащей разрезной втулкой, которая своей внутренней конусной поверхностью опирается на конусное i кольцо, причем на боковой поверхности разрезной втулки размещены (/} кулачки для взаимодействия с кулачками, выполненными на внутренней поверхности дополнительного ниппеля.