Разъединитель бурильной колонны Советский патент 1984 года по МПК E21B17/06 

11 Изобретение относится к бурению вертикальных и наклонных нефтяньк и газовых скважин, а именно к устройствам, при помощи которых осущест вляется разъединение бурильной коло ны в месте их установки в случае возникновения прихвата бурильного инструмента. Известен разъединитель колонны труб, содержащий корпус, шпиндель, сухари, фиксируемые подпружиненным поршнем, полый стержень с гайкой, кольцевые выступы которого взаимоде ствуют с ответными впадинами на сухарях, размещенных во внутренней конусной поверхности поршня .1 3 Недостатком этого разъединителя является сложность точного изготовления узла фиксации полого штока, а также наличие в составе устройств в нерабочем состоянии сильно нагруженного полого штока с гайкой. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является разъединитель бурильной колонны, содержащий корпус со шлицами, переводник с торцовыми кулачками, соединенньй с корпусом по левой резьбе, муфту с ответными торцовыми кулачками и пш цами для одновременного взаимодейст вия с переводником и корпусом и фик сирующий разрьтвной элемент 2 . Однако данное устройство сложно в изготовлении и неудобно в эксплуа как для того, чтобы обеспечить требуемую сборку, кулачки на муфте размечают и нарезают по кулачкам на переводнике после его соединения с корпусом по левой резь с заданным крутящим моментом, что исключает возможность повторной сборки разъединителя без перерезки (с подгонкой) левой резьбы в случае ее частичного износа или при необходимости изменить величину крутящ го момента по условиям эксплуатации Цель изобретения - упрощение изготовления и технического обслужива ния устройства и достижения заданно прочности шлицевого соединения межд муфтой и корпусом при минимальном количестве шлицов. Указанная цель достигается тем, что в разъединителе бурильной колон ны, содержащем корпус со шлицами, переводник с торцовыми улачками, соединенный с корпусом по левой рез бе, полую муфту с ответньми шлицами 9 и торцовыми кулачками для одновременного взаимодействия с переводником и корпусом и фиксирующий разрьгеной элемент, переводник выполнен поменьшей мере с тремя торцовыми кулачками, а боковой зазор Э в шлицевом соединении связан с количеством кулачков и следующей зависимостью S. n(ntKV где D - расчетный диаметр шлицевого соединения; к - разница между количеством кулачков и шлицов. С целью достижения заданной прочности шлицевого соединения между муфтой и корпусом при минимальном количестве шлицов разница между количеством кулачков и шлицов равна единице. На фиг.1 показан предлагаемый разъединитель-, на фиг.2 - вид А на фиг.1. Разъединитель состоит из корпуса 1, верхнего переводника 2, соединенного с корпусом 1 левой резьбой 3 и нижнего переводника 4. Внутри корпуса 1 установлена муфта 5, снабженная конусньми кулачками 6 и шлицевыми выступами 7, взаимодействующими с ответными впадинами 8 пгреводника 2 и шлицевыми впадинами 9 корпуса 1. Разрывные болты 10, опора 11 и ввинченная в муфту 5 втулка 12 с седлом 13 для посадки на него бросового элемента 14 с захватом под овершот 15 удерживает муфту 5 в зацеплении с переводником 2, что предохраняет левую резьбу 3 от разворота вправо. Верхнее уплотнение 16 изолирует внутреннюю полость разъединителя от затрубного пространства,а нижнее удерживает давление бурового раствора вьшге бросового элемента 14 после его посадки на седло 13. В корпусе 1 предусмотрена правая ловильная резьба 17. При сборке разъединителя вначале соединяют переводник 2 с корпусом 1 по левой резьбе 3 с заданным крутящим моментом, а затем путем пробных установок муфты 5 на место с поворотом при каждой установке на один шаг по шлицам в выбранном направлении находят такое ее положение, при котором по обеим сторонам шлица 7 образуются зазоры Д и 42 (фиг.2), АО 5 г так как этом зубцы 6 входят во впадины 8 на

полную высоту зацепления без боковых зазоров. Найденное положение муфты 5 фиксируют с помощью втулки 12 и болтов 10, после чего поворотом переводника 2 вправо устраняют зазор d

Устройство работает следующим образом.

Установленньй в компоновку разъединитель передает крутящий момент через левую резьбу 3 (частично), кулачковое и шлицевое соединение и переводник 4. При необходимости отсоединения от прихваченного инструмента в колонну вместе с потоком бурового раствора пускают бросовый элемент 14, который, достигнув седла 13, перекрывает канал во втулке 12. Давление остановленного потока бурового раствора, действующее на уплотненную по наружному диаметру муфту 5, разрушает болты 10 по ослабленному сечению муфта 5 и втулка 12 перемещаются вниз до ттосадки муфты 5 на выступ переводника 4, после чего буровой раствор поступает на забой через пе-, риферийные продольные пазы во втул-ке 12, кольцевую выточку 18 и свободные пшицевые впадины 9, так как при изготовлении муфты 5 часть шлицевых выступов 7 удаляется. О разрушении болтов 10 и перемещении муфты 5 вниз, т.е. о расцеплении ее с переводником 2, свидетельствует кратковременньй всплеск давления в напорной линии буровых насосов.

Вращая колонну труб вправо, разъединяются по левой резьбе 3 и извлекают из скважины отсоединную часть колонны вместе с переводником 2 и внутренниош деталями разъединителя. Вместе с прихваченным инструментом в скважине остаются переводник 4 и корпус 1 с правой ловильной резьбой 17.

В случае установки в компоновку нескольких разъединителей седла 13 во втулках 12 и бросовые элементы 14 выполняются с размерами, уменьшающимися от верхнего разъединителя к нижнему, чтобы обеспечить проход бросового элемента 14 к нижерасположенным разъединителям. При невозмож|Иости определения места прихвата в трубы пускают бросовый элемент 14 наименьшего диаметра, соответствующего диаметру седла 13 нижнего разъединителя, и после срабатьшания механизма фиксации пытаются отвинтить всю колонну труб, расположенную выше этого разъединителя. При отрицательных результатах в колонну спускают овершот, поднимают на поверхность бросовый элемент 14, спускают в колону следующий по размеру бросовый элемент и т.д.

Применение предлагаемого разъединителя обеспечивает возможность многократной сборки разъединителя с требуемым крутящим моментом без механической доработки его деталей, исключает необходимость механической доработки для обеспечения заданного момента свинчивания, гарантирунт пропуск шнуровых торпед, геофизических приборов и т.п. через остающуюся в скважине часть разъединителя.

Bu9A

Q)U9.2

1. РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ, содержащий корпус со шлицами, переводник с торцовыми кулачками, соединенный с корпусом по левой резьбе, полую муфту с ответными шлицами и торцовыми кулачками для одновременного взаимодействия с переводником и корпусом и фиксирующий разрьтной элемент, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью упрощения его изготовления и технического обслуживания, переводник выполнен по меньшей мере с тремя торцовыми кулачками, а боковой зазор S в шлицеввм сйединении связан с количеством кулачков п следующей зависимостью TfDK згh(n± К) где D - расчетный диаметр шлицевого соединения; К - разница между количеством кулачков и шлицов. 2. Разъединитель по п.1, отлиО) чающийся тем, что, с целью достижения заданной прочности шлицеС вого соединения между муфтой и корпу§ сом при минимальном количестве шлицов, разница между количеством кулачков и шлицов равна единице.