Устройство для отворачивания бурильных труб в скважине Советский патент 1990 года по МПК E21B31/00 

Изобретение, относится к буровой технике и может быть использовано при ликвидации прихвата бурильной колонны путем отворачивания бурильных труб в скважине.

Цель изобретения - упрощение конструкции устройства и повышение надежности его работы.

На чертеже изображено устройство, разрез.

Устройство состоит из цилиндрического толстостенного корпуса 1, узла преобразования поступательного движения во вращательное в виде полог винта 2 с резьбой в верхней части для связи с колонной труб и гайки 3, связанной с винтом 2 несамотормозящимся резьбовым соединением и свободно установленной в корпусе.

Корпус имеет кольцевую проточку 4 для взаимодействия с ним гайки 3, амортизатор 5, полый шпиндель 6, связанный с корпусом обгонной муфтой 7 и расположенный в нижней части полости корпуса при помощи двухрядного шарового замка 8.

Винт 2 имеет в нижней части хвостовик 9 с несущим упором 10 и участком профильной наружной поверхности, например, в виде шлицов 11. В полости шпинделя 6 имеется профильная поверхность, например, в виде шлицов 12, ответная участку профильной наружной поверхности хвостовика. Шпиндель 6 на выходящем из корпуса конце имеет резьбу для соединения с ш реводником, метчиком, колоколом и т.п. ловильным инструментом.

Гайка 3, выполненная, например, п виде колокола, имеет в нижней части прорези дня образования упоров треугольной формы ганки на корпус. Амортизатор S свячан с корпусом 1 через подшипник гачрния. Гайка 3 и несущий

упор 10 имеют на верхних торцах шариковые венцы. Обгонная муфта 7 своей ведомой частью закреплена на верхнем конце шпинделя 6, а ведущей частью жестко соединена с внутренней поверхностью корпуса 1.

Полый винт 2 может быть выполнен как с левой так и с правой винтовой поверхностью, а его полость соединяет внутреннюю полость ловильной колонны с полостью шпинделя 6. На конце хвостовика 9 над шлицами 11 установлено уплотнение.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим случай отворота влево. К шпинделю 6 снизу подсоединяют метчик, затем к верхнему концу винта 2 присоединяют бурильные трубы, па которых устройство спускают в скважину. При этом корпус 1 висит на несущем упоре 10 хвостовика 9. В процессе спуска можно промывать скважину, так как нижний конец хвостовика 9 находится внутри полости шпинделя 6.

В случае, если метчик при спуске в скважину упрется . в уступ на стенке скважины, корпус 1 остановится, а винт 2 вместе с ловильной колонной будет продолжать движение вниз, при этом винт 2 через гайку 3 провернет корпус влево, что будет способствовать соскакиванию метчика с уступа и дальнейшему спуску устройства. При накрытии головы прихваченных труб метчиком корпус 1 снова останавливается, а,винт 2 вместе с ловильной колонной будет опускаться относительно корпуса 1 до тех пор, пока замковое соединение винта с ловильной колонной не упрется в амортизатор 5 корпуса 1, Таким образом, винт 2 переместиться в крайнее нижнее пото- жение относительно корпуса, а шпицы

51

11 хвостовика 9 войдут з зацепление со шпицами 12 в полости шпинделя 6. Момент зацепления шлицов четко отмечается по уменьшению веса на крюке талевой системы буровой установки. После этого вращают ловияьную колонну влево и тем самым закрепляют метчик к голове прихваченных труб, так как крутя ций момент от ловиль- ной колонны через винт 2, хвостовик 9, шлицы 11 и 12 передается шпинделю 6 и метчику. Корпус 1 устройства при закреплении метчика не вращается потому (что он связан со шпинделем шаровым замком 8, а обгонная муфтя 7 не работает при малой частоте вращения .

После закрепления метчика сосста- навливают циркуляцию бурового раст- вора (если она есть) и на поверхности регистрируют давление в стояке манифольда буровой. Затем приподнимают ловильную колонну на заданную высоту, чтобы разъединить шлицы 11 и 12, и начинают раскручивать корпус 1 устройства, совершая расхажива- ние ловильной колонны - поднимают и опускают ее, например, на высоту 0,5 м. В процессе расхаживания при лоде вниз винт 2 давит на гайку 3 с определенным усилием и проворачивает ее влево. Гайка 3 под действием осевого давления и проворачивания винтом 2 своими упорами внедряется в нижнюю поверхность кольцевой проточки 4 корпуса 1 (эта поверхность покрыта упругим материапом, нг.г.ример полиуретаном) и проворачивает корпус 1 вокруг его оси влево. При ходе винта 2 вверх гайка 3 приподнимается ударяется верхним торцом в верхнюю поверхность кольцевой проточки 4 и соскакивает, вращаясь по винту вниз. Однако, веса гайки 3 недостаточно для сцепления ее упоров с полиурета- новой подстилкой, поэтому гайка скользит по последней, не мешая вращению корпуса. Шпиндель 6 устройства, будучи через метчик соединенным с прихваченными в скважине трубами, не вращается при раскручивании корпуса 1 устройства. После совершения предварительно заданной серии рабочих ходов винта 2 частота вращения корпуса 1 достигает значения, при ко- тором срабатывает обгонная муфта 7 и передает крутящий момент шпинделю 6, а через него и метчик - трубам

3

- 5

0 5 0 0 0 5

5

226

прихваченной в скважине колонны. Происходит удар с заданной величиной крутящего момента. При этом крутящий и реактивный моменты не передаются ловилькой колонне благодаря наличию несамотормозящейся винтовой пары и возможности свободного перемещения гайки 3 в кольцевой проточке 4 корпуса 1, который вращается. Если после удара приподнять ловильную колонну на высоту, обеспечивающую контакт несущего упора 10 с корпусом 1, то произойдет отвинчивание трубы от прихваченной в скважине колонны. Момент отсоединения трубы регистрируется на поверхности по падению давления в стояке. Затем поднимают устройство с отвинченной трубой из скважины, отсоединяют от него извлеченную трубу и снова спускают устройство в скважину. Вышеописанные операции повторяют до полного извлечения прихваченной колонны из скважины.

Наличие несамотормозящегося винтового соединения позволяет использовать ловильную колонну с правыми резьбовыми соединениями для отвинчивания устройством груб прихваченной в скважине колонны как с правыми, так и с левыми резьбами.

Перед работой обгонная муфта настраивается на требуемый для отворота крутящий момент, т.е. частоту вращения корпуса с учетом его массы и момента инерции, поэтому вероятность неудачного спуска устройства очень мала. В случае же невозможности отворота влево, винт 2 опускается в крайнее нижнее относительно корпуса 1 положение, чтобы соединить шлицы 11 и 12, и отворачивают метчик вправо при помощи ловильной колонны.

Подшипник качения в амортизаторе 5 и шариковые венцы на гайке 3 и несущем упоре 10 служат для предотвращения потерь энергии вращающегося корпуса при работе устройства путем снижения трения между этими деталя- ч ми и корпусом.

Формула изобретения

Устройство для отворачивания бурильных труб в скважине, включающее корпус, размещенный в его ннжчсй части с возможностью вращения по-тыи

шпиндель с обгонной муфтой в верхней части и резьбой - в нижней под ловил ьный инструмент, узел преобразования поступательного движения во вращательное в виде расположенных в полости корпуса винта, имеющего в верхней части резьбу для связи с колонной труб, и гайки, связанные с винтом несамотормозящимся резьбовым соединением, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструк- ции устройства и повышения надежности его работы, гайка узла преобразования поступательного движения во враща- тельное установлена в корпусе свободно с возможностью фрикционного взаимодействия в рабочем положении ее нижнего торца с корпусом, при этом корпус связан с полым шпинделем посредством обгонной муфты последнего, винт узла преобразования поступательного движения во вращательное выполнен в нижней части с хвостовиком с участком профильной наружной поверхности, а шпиндель в его полости имеет профильную поверхность, ответную участку профильной наружной поверхности хвостовика, для взаимодействия с последней в крайнем нижнем положении xBocTOBHfca.

Изобретение относится к буровой техники и может быть использовано для ликвидации прихвата бурильной колонны. Цель - упрощение конструкции устройства и повышение надежности его работы. Для этого гайка 3 узла преобразования поступательного движения во вращательное установлена в корпусе 1 свободно с возможностью фрикционного взаимодействия в рабочем положении ее нижнего торца с корпусом 1. Последний связан с полым шпинделем 6 посредством обгонной муфты последнего. Винт 2 узла преобразования поступательного движения во вращательное выполнен в нижней части с хвостовиком 9 с участком профильной наружной поверхности. В полости шпинделя 6 имеется профильная поверхность, ответная участку профильной наружной поверхности хвостовика для взаимодействия с последней в крайнем положении хвостовика. Шпиндель 6 связан с корпусом 1 обгонной муфтой 7. Перед работой муфта 7 настраивается на требуемый для отворота крутящий момент, т.е. частоту вращения корпуса 1 с учетом его массы и момента инерции, поэтому вероятность неудачного спуска устройства очень мала. В случае же невозможности отворота влево винт 2 опускают в крайнее нижнее положение относительно корпуса и отворачивают метчик вправо при помощи ловильной колонны. 1 ил.