Устройство для развинчивания труб в скважине Советский патент 1987 года по МПК E21B31/00 E21B31/107 

Изобретение относится к буровой технике, а именно, к устройствам для капитального ремонта скважин путем развинчивания колонны насосно-компрессорных труб с помощью правых бурильных и насосно-компрессорных труб и последующего их извлечения из скважин в процессе ловильных работ. Изобретение может быть использовано при ликвидации аварий, связанных с прихватом труб при бурении.

Целью изобретения является уменьшение энергозатрат при развинчивании за счет обеспечения включения ударника в работу после приложения максимального крутящего момента.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид, разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Устройство содержи.т ведущую вал-щес- терню 1 с циркуляционными отверстиями и присоединительной резьбой на верхнем конце. На верхнем конце ведущей вал-шестерни на штифтах 2 установлена блокировочная втулка 3 с профильным наружным сечением (квадратной направляющей) узла отсоединения.

Ведущая вал-щестерня 1 вращается на опорных втулках 4 и 5, установленных в крышке 6, которая болтами 7 крепится к корпусу 8. Для уплотнения ведущей вал- шестерни 1 в крышке б установлена манжета 9. В разъемах крышки 6 и корпуса 8 установлен реверсивный механизм, который имеет промежуточные конические вал-шестерни 9, ведущую вал-шестерню и ведомую вал-шестерню 10.

Ведомая вал-шестерня 10 вращается на опорных втулках 11 и 12, закрепленных в выточках корпуса 8, и имеет квадратное сечение полости для взаимодействия с блокировочной втулкой 3. В радиальных отверстиях корпуса 8 установлены якорящие плашки 13. На нижнем конце ведомой вал-шестерни 10 выполнены шлицы, на которых установлен ударно-импульсный механизм, включающий втулку 14 с фигурными диаметрально расположенными пазами на наружной поверхности для установки шаров 15, упорного подшипника 16, поджимаемого пружиной 7 к выточке втулки 14, кольцевого ударника 18 с выполненными на торцовой поверхности зубьями, взаимодействующими с ответными зубьями полого ниппеля 19 с левой присоединительной резьбой. На нижнем конце втулки 14 установлен упорный подшипник 20, который поджимается к посадочному бурту в полости ниппеля 19 болтом 21 через шайбу 22.

Вал-щестерни 1 и 10, втулка 14, болт 21 имеют отверстия для прохода промывочной жидкости для создания циркуляции.

Устройство работает следующим образом

Для развинчивания прихваченной в скважине колонны труб устройство с собранным

5

0

5

5

0

5

0

5

на ниппеле 19 приспособлением для соединения с трубами в скважине (левая трубо- ловка, левый метчик) опускается в скважину на рабочей колонне труб. После соединения с прихваченной колонной труб в рабочую колонну закачивают промывочную жидкость, которая создает перепад давления в устройстве за счет разности диаметров отверстий в ведомой вал-шестерне 10. При этом жидкость по радиальным отверстиям в вал-шестерне 10 проходит в кольцевую полость корпуса 8 и под действием перепада давления якорящие плашки 13 выдвигаются до упора во внутреннюю поверхность эксплуатационной колонны и яко- рят корпус 8 от проворачивания.

Вращением рабочей колонны труб на устье скважины вправо через ведущую 1 промежуточные 9 и ведомую 10 вал-шестерни сообщают последней .левостороннее вращение, в результате чего ловильный инструмент передает левосторонний крутящий момент верхней прихваченной трубе. Верхняя прихваченная труба начинает отворачиваться, а подпружиненный шлицевой конец вал- шестерни 10 позволяет ей вместе с ниппелем 19 перемещаться по шлицам на длину резьбы вверх.

В этом случае, если резьбовое соединение оказывается сильно закрепленным, т. е. момент сопротивления вращению на кольцевом ударнике 18 прев1з1шает крутящий момент на втулке 14, то втулка стремится провернуться относительно кольцевого ударника, заставляя шары 5 скользить по наклонной грани фигурного паза. Вследствие этого кольцевой ударник 18 сдвигается вправо и сжимает пружину 17, а зубья кольцевого ударника выходят из зацепления с зубьями ниппеля. В этот момент освобожденный ударник начинает вращаться с такой же скоростью как и втулка 14. Однако, сила упругости пружины 17 заставляет ударник снова сместиться влево, вследствие чего он ударяет своими зубьями по зубьям ниппеля 19 и поворачивает его, а вместе с ним и отвинчиваемую трубу на некоторый угол. Затем ударник 18 снова отходит вправо и, возвращаясь, опять ударяет по зубьям ниппеля 19, эти перемещения и импульсы ударов кольцевого ударника продолжаются до тех пор, пока развинчиваемая труба не начнет отворачиваться, при этом кольцевой ударник вращается как единое целое вместе q втулкой 14 и ниппелем 19.

При невозможности отвернуть сильно закрепленную резьбу в соединении труб производят отворот устройства от колонны развинчиваемых труб. Отворот производят при вращении вправо, так как присоединительная резьба левая. Для этого необходимо сблокировать ведуцлую 1 и ведомую 10 вал- шестерни. В колонну рабочих труб забрасывают шар, который, опускаясь, садится на конусное отверстие блокировочной втулки 3.

При создании перепада давления в колонне труб, под действием которого срезаются штифты 2, удерживающие втулку 3, которая квадратной направляющей заходит в квадратное сечение полости вал-шестерни 10, бло- кируя зацепление. Опускаясь, втулка 3 открывает циркуляционные отверстия на вал- шестерне 1 (фиг. 2), циркуляция при этом восстанавливается через них. Убедившись в наличии циркуляции, которая показывает, что втулка 9 гарантировано сблокировала вал-шестерни 1 и 10, ее прекращают и начинают вращение колонны труб вправо. Ведущая вал-шестерня 1, ведомая вал-шестерня 10 и корпус 8 вращаются как единое целое, отвинчиваясь от извлекаемых труб. Освобожденное устройство легко извлекается из скважины.

Формула изобретения

1. Устройство для развинчивания труб в скважине, включающее корпус с узлом отсоединения и размещенными в корпусе полым валом, подпружиненным кольцевым ударником и полым ниппелем с присоединительной резьбой в нижней части, установленным с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно полого вала, отличающееся тем, что, с целью уменьщения энергозатрат при развинчивании за счет обеспечения включения ударника в работу после приложения максимального крутящего момента, оно снабжено реверсивным механизмом с ведущей, ведомо и промежуточными вал-щестерня.ми, первая из которых связана с колонной труб, а вторая - с полым валом, и снабжено установленной в полости ниппеля с возможностью вращения и связанной с полым валом посредством шлицев подпружиненной втулкой с фигурными пазами на наружной поверхности и расположенными в них шарами, при этом ударник размещен на втулке с возможностью взаимодействия с шарами и имеет в нижней части зубья, ниппель для взаимодействия с ними выполнен с зубьями в верхней части, а корпус имеет якорящие плашки.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел отсоединения выполнен в виде установленной в ведущей вал-шестерне на срезаемых элементах блокировочной втулки с профильным наружным сечением, а отверстие ведомой вал-шестерни выполнено ответным профилю блокировочной втулки для взаимодействия при ее расфиксации.

Изобретение относится к буровой технике и позволяет уменьшить энергозатраты при развинчивании за счет обеспечения включения ударника в работу после приложения максимального крутящего момента. Устройство включает корпус 8 с узлом отсоединения и полым валом, якорящими плашками 13, подпружиненным кольцевым ударником 18 и подвижным полым ниппелем (ПИ) 19. В его полости подвижно установлена связанная с валом посредством шлицев подпружиненная втулка (В) 14 с фигурными пазами снаружи и шарами 15 в них. Ударник 18 размешен на В 14 и имеет в нижней части зубья, а ПН 19 имеет зубья в верхней части. Реверсивный механизм устройства имеет ведущую 1, ведомую 10 и промежуточные 9 вал-шестерни (ВШ). На первой из них установлен узел отсоединения в виде блокировочной В 3 с профильным наружным сечением, ответным профилю отверстия ВШ 10. При закачке в рабочую колонну промывочной жидкости происходит якорение корпуса 8. Отворачивают и перемещают вверх верхнюю прихваченную трубу, сообщая ВШ 10 левостороннее вращение. Сильно закрепленное резьбовое соединение разъединяют ударами по зубьям ПН 19. Если это также не помогает, производят отворот устройства от колонны развинчиваемых труб. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. а W со ел ЬО О со 00 т г

фиг. 2

фие.З