Устьевое устройство для ликвидации прихвата колонны труб в скважине Советский патент 1990 года по МПК E21B31/107 E21B28/00 

осевом направлении. На наружной поверхности Т 3 установлен линейный импульсный двигатель с якорем 1. На внутренней поверхности массы 5 размещен реактор 2. Устр-во имеет распо ложенную в полости корпуса 8 перегородку (П) 7, с которой связайа пружина 6. Бурт 14 расположен над П 74 - Расстояние между верхним торцом кор- пуса 8 и П 7 превышает толщину бурта 14 Т 3 на величину полюсного деления двигателя. Электродинамическая

сила перемещает Т 3 вместе с колонной прихваченных труб вниз, а массу 5 вверх, воздействуя на пружины 6, которые демпфируют ее движение, а затем возвращают в исходное положение. При этом бурт 14 отрывается от торца корпуса. Работа гидравлического демпфера при возвращении якоря 1 в исходное положение и встречном перемещении корпуса 8 под действием собственного веса смягчает удар бурта 14 о торец. 2 ил.

Изобретение относится к бурению скважин. Цель - повышение эффективности ликвидации прихвата колонны труб за счет обеспечения возможности образования разнонаправленных импульсов без переналадки устройства. Оно содержит расположенную в его полости трубу (Т) 3 с буртом 14 в верхней части. На Т 3 размещена инертная масса 5, подпружиненная пружиной 6 в осевом направлении. На наружной поверхности Т 3 установлен линейный импульсный двигатель с якорем 1. На внутренней поверхности массы 5 размещен реактор 2. Устройство имеет расположенную в полости корпуса 8 перегородку (П) 7, с которой связана пружина 6. Бурт 14 расположен над П 7. Расстояние между верхним торцом корпуса 8 и П 7 превышает толщину бурта 14 Т 3 на величину полюсного деления двигателя. Электродинамическая сила перемещает Т 3 вместе с колонной прихваченных труб вниз, а массу 5 вверх, воздействуя на пружины 6, которые демпфируют ее движение, а затем возвращают в исходное положение. При этом бурт 14 отрывается от торца корпуса. Работа гидравлического демпфера при возвращении якоря 1 в исходное положение и встречном перемещении корпуса 8 веса смягчает удар бурта 14 о торец. 2 ил.

Изобретение относится к области Эурения скважин, а именно к устройствам для ликвидации аварий в процессе бурения.

Целью изобретения является повышение эффективности ликвидации прихвата колонны труб за счет обеспечения .возможности образования разнонаправленных импульсов без переналадки устройства.

На фиг.1 представлено устьевое устройство для ликвидации прихвата колонны труб в скважине с относительным положением обмоток якоря и реактора, при котором в колонне создается волна растяжения; на фиг.2 - то же, с относительным положением обмоток якоря и реактора, при котором в колонне создается волна сжатия.

Устьевое устройство для ликвидации прихвата колонны труб в скважине содержит линейный импульсный двигатель в виде размещенных коицентрично один в другом якоря 1 и реактора 2. Якорь 1 размещен на наружной поверхности трубы 3, на нижнем конце которой выполнен узел 4 крепления к аварийной колонне труб представляющий собой коническую трубную резьбу,а реактор 2 размещен на внутренней поверхности инертной массы 5, опирающейся по торцам посредством пружин 6 на перегородку 7 корпуса 8 и нижний торец 9 корпуса 8.

Обмотка якоря 1 выполнена в виде ряда катушек 10, помещенных в пазы якоря, причем направление намочтси соседних катушек противоположно, а участки, смежные с пазами, образуют полюса 11. Обмотка реактора 2 выполнена в виде ряда катушек 12, поме0

5

0

5

0

5

0

5

щенных в пазы реактора, причем на- правление намотки соседних катушек противоположно, а участки, смежные с пазами, образуют полюса 13. Число катушек 10 якоря 1 равно,числу катушек 12 реактора 2. На верхней части трубы 3 выполнен бурт 14, размещенный между перегородкой 7 корпуса 8 и верхним его торцом 15. Расстояние между перегородкой 7 и верхним торцом 15 корпуса превышает толщину бурта 14 на величину полюсного деления обмоток устьевого устройства. На нижнем торце трубы 3 жестко установлен поршень 16 демпфера с дросселирующими отверстиями 17J выполненный с возможностью скольжения вдоль цилиндрической гидравлической камеры 18, ограниченной нижним торцом 9 корпуса 8 устьевого устройства, корпусом 19 демпфера и крышкой 20 демпфера. На верхнем торце 15 корпуса 8 установлен элеватор 21 для присоединения устьевого устройства к талевой системе буровой (не показана).

Устройство работает следующим образом.

При необходимости возбуждения в прихваченной колонне труб волн растяжения производится натяжение талевой системы до необходимой величины, передаваемое корпусу 8 через элеватор 21 и верхний торец 15 корпуса, в результате чего наружная поверхность перегородки 7 корпуса 8 упирается в бурт 14 трубы 3, а обмотки якоря 1 и реактора 2 занимают положение, показанное на фиг.1. При подаче импульсов тока в обмотки якоря 1 и реактора 2 взаимодействие магнитного потока, проходящего через полюса 13

реактора, и тока, пропускаемого через катушки 10 якоря, создает электродинамическую силу, перемещающую трубу 3 вверх вместе с колонной прихваченных труб, а инертную массу 5 - вниз. После прекращения импульса то- ка якорь 1, возбудив через трубу 3 волну растяжения в колонне труб, возвращается в исходное положение, а . инертная масса 5 продолжает перемещаться вниз, воздействуя на систему пружин 6, которые демпфируют ее перемещение, а затем возвращают ее в исходное положение. Если создаваемое электродинамическое усилие достаточно велико по сравнению со статическим усилием, развиваемым талевой системой буровой,бурт 14 отрывается от перегородки 7 корпуса 8, что вызовет перемещение поршня 16 демпфера вверх от крышки 20 демпфера, а затем вниз, по мере возвращения трубы 3 к исходному положению .и встречного перемещения перегородки 7 под действием статического усилия, при этом жидкос камеры 18, перекачиваемая через дроссель отверстия 17 поршня 16, демпфирует перемещение поршня 16 к крышке 20 демпфера и соответственно перемещение бурта 14 к перегородке 7 корпуса 8, благодаря чему исключается жесткий удар нижней поверхности бурта 14 о перегородку 7 и предотвращается деформация и повреждение соударяющихся частей.

После того, как инертная масса 5 с реактором 2 и труба 3 с якорем 1 занимают исходное положение, вторично подается ток в обмотки якоря 1 и реактора 2, и процесс повторяется.

При необходимости возбуждения в колонне труб волн сжатия натяжение талевой системы снимается и корпус 8 под действием собственного веса опускается, при этом верхний торец 15 корпуса упирается в бурт 14, а обмотки якоря 1 и реактора 2 занимают положение,показэнное на фиг.2, при котором соответствующим полюсам 13 реактора 2 противостоят катушки 10 якоря 1 с направлением намотки,противоположным показанному на фиг.1. При подаче импульсов тока в катушки Ю якоря и катушки 12 реактора имеет место электродинамическое взаимодействие магнитного потока, проходящего через полюса 13 реактора, с током,пр0

5

0

5

0

5

пускаемым через катушки 10 якоря,в результате чего развивается электродинамическая сила, перемещающая трубу 3 вместе с колонной прихваченных труб вниз, а инертную массу 5 вверх, воздействуя при этом на систему пружины 6. После прекращения импульса тока якорь 1, возбудив через трубу 3 волну сжатия в колонне труб, возвращается в исходное положение, а инертная масса 5 продолжает свое движение, воздействуя на пружины.6, которые демпфируют ее движение, а затем воз- врадают ее в исходное положение. При этом, когда под действием создаваемого электродинамического усилия труба 3 смещается вниз, верхняя поверхность бурта 14 отрывается от верхнего торца 15 корпуса устьевого устройства. Работа гидравлического демпфера при возвращении якоря 1 к исходному положению и встречном перемещении корпуса 8 под действием собственного веса смягчает удар бурта 14 о торец 15.

После того, как якорь 1 и реактор 2 заняли исходное положение, повторно подаются импульсы тока в катушки 10 и 12 якоря и реактора, что приводит к повторению процесса.

Таким образом, имеет место автоматическое изменение направления-действия механического импульса, приложенного к колонне прихваченных труб, при изменении направления приложения к колонне труб статической нагрузки с постоянным суммированием статической и динамической нагрузок.

Формула изобретения

Устьевое устройство для ликвидации прихвата колонны труб в скважине, включающее корпус, концентрично расположенную в его полости трубу с буртом в верхней части, размещенную на трубе инертную массу, подпружиненную в осевом направлении, и линейный импульсный двигатель с якорем, расположенным на наружной поверхности трубы, и реактором, расположенным на внутренней поверхности инертной массы, о тличающее ся тем, что, с целью повышения эффективности ликвидации прихвата колонны труб за счет обеспечения возможности образования разнонаправленных импульсов без переналадки устройства, оно снабжено размещенной в полости корпуса перегородкой, пружина инертной массы связана с последней, а бурт тру- бы расположен над перегородкой,при этом расстояние между верхним торцом корпуса и перегородкой превышает толщину бурта трубы на величину полюсного деления линейного импульсного двигателя.