Вращающаяся подвеска для спуска и цементирования обсадных труб Советский патент 1991 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к буровой технике и может найти применение для крепления скважин хвостовиками и секциями обсадных колонн.

На фиг.1 изображена подвеска в момент обсадной колонны: на фиг 2 - то же. в момент рассоединения корпуса и шпинделя.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности работы вращающейся подвески за счет обеспечения принудительной смазки.

Вращающаяся подвеска включает корпус 1 с упорным буртом 2, шпиндель 3 с упорным буртом 4 и размещенную между упорными буртами корпуса и шпинделя осевую опору вращения, представляющую из себя заполненный смазкой упорный подшипник 5.Один из уплотнительных узлов б опоры вращения размещен на муфте 7 сцепления. Разъединительное устройство представляет из себя корпус 8, связанный с муфтой-воронкой 9. В корпусе 8 на срезных штифтах 10 установлена втулка 11, в которой на срезных штифтах 12 установлен золотниковый затвор 13, связанный с муфтой 7 сцепления срезными штифтами 14. В нижней части корпуса 8 разъединителя находятся цанговые зацепы 15. которые стопорятся при спуске обсадной колонны предохранительным кольцом 16 и связывают корпус разъединителя с муфтой-воронкой 9. Золотниковый затвор 13 перекрывает промывочные окна 17 в корпусе 8 разъединителя и во втулке 11. Второй уплотнительный узел опоры вращения со стороны затрубного простран ства выполнен в виде поршня 18 мультипликатора давления. Между корпусом 1, шпинделем 3 и меньшим диаметром поршня 18 образована полость А, заполненная смазкой, причем больший диаметр поршня сообщен с затрубным пространством, а меньший - с полостью, заполненной смазкой. Внутренний канал шпинделя 3 после перемещения поршня 18 в нижнее положение сообщается с затрубным пространством отверстиями 19, которые остаются перекрытыми поршнем при спуске обсадных труб.

Муфта 7 сцепления вращающейся подвески выполнена в виде втулки со шлицами на наружной поверхности, которые взаимодействуют с ответными шлицами корпуса 1 и шпинделя 3, кроме этого, муфта сцепления снабжена седлом 20 под сбрасываемый шар 21 большего диаметра. Для работы подвеска комплектуется сбрасываемым шаром 22 меньшего диаметра. Шпиндель 3 на опорном пояске, а также боковые поверхности поршня 18 наплавлены антифрикционным металлом 23. Полость Б между большим и малым диаметрами поршня 18 мультипликатора давления заполнена воздухом, а сам поршень от выпадения стопорится

упругим кольцом 24.

Подвеска работает следующим образом.

После спуска обсадной колонны скважину промывают и приступают к цементи0 рованию, которое проводят обычным способом, как правило, с применением про- давочной секционной пробки. Во время спуска колонны, прокачки раствора и цемента ступенчатый поршень 18 мультипликатора

5 под действием внеш него гидростатического давления подает смазку из полости А в зазор между шпинделем 3 и корпусом 1 через упорный подшипник 5, через опорный поясок с антифрикционной наплавкой шпинде0 ля 3, и затем через шлицевое соединение муфты сцепления во внутреннюю полость подвески. Выдавливанию смазки в затруб- ное пространство препятствует сам поршень, являющийся уплотнительным узлом

5 осевой опоры за счет установленных на нем наборов ВОРОТНИКОВЫХ или шевронных манжет 25. Таким образом, все вращающиеся узлы подвески находятся под избыточным давлением масла, начиная с начала спуска

0 колонны, что значительно повышает работоспособность подвески, а объем и вязкость масла рассчитываются для каждого конкретного случая.

По окончании продавливания цемент5 ного раствора внутрь бурильных труб броса- ют шар 22малого диаметра, который садится в седло золотникового затвора 13, перекрытия проходное сечение. За счет избыточного давления на насосах последова0 тельно срезаются штифты 12 и 14. При срезании штифта 12 золотниковый затвор 13 перемещается вниз, увлекая за собой муфту 7 сцепления, которая садится в расточку втулки 11 (фиг.2). Про .-юшло рассое5 динение шпинделя 3 от корпуса 1, после чего колонна бурильных труб имеет возможность вращаться независимо от колонны обсадных труб. Далее повторным поднятием давления срезается штифт 14 и затвор 13

0 перемещается вниз до упора, открывая промывочные окна 17 во втулке 11 и корпусе 8 разъединителя, через которые буровым раствором удаляются излишки цементного раствора из затрубного пространства. Все это

5 время колонна бурильных труб вращается, что способствует удалению языков цемента по длине труб. Одновременно в связи с перемещением поршня 18 мультипликатора давления вниз через отверстия 19 в шпинделе 3 при его вращении производится очистка надпоршневого объема мультипликатора от попавшего туда цементного раствора.

После затвердевания цементного раствора производится отсоединение разъединителя от обсадной колонны. Для этого внутрь бурильной колонны сбрасывается второй шар 21 большего диаметра, который садится на седло 20 муфты 7 сцепления, перекрывая проходное сечение. Срезаются штифты 10, и втулка 11 сдвигается вниз до упора своим верхним буртом. При этом предохранительное кольцо 16 смещается вниз и освобождает упругие цанговые зацепы 15. Разъединитель поднимается наверх вместе с подвеской, втулками и шарами.

Таким образом, уплотнительный узел, выполненный в виде поршня мультипликатора давления, позволяет не только исключить попадание глинистого или цементного раствора в осевую опору вращения, но и осуществляет принудительную подачу смазки к трущимся частям, что повышает надежность и долговечность работы вращающейся подвески. Кроме того, кинематическая связь муфты сцепления с разъединителем и золотниковым затвором уменьшает аварийные ситуации при спуске колонны, а снабжение муфты сцепления седлом под сбрасываемый шар повышает

надежность операции рассоединения, причем эта операция осуществляется без применения дополнительного перемещения бурильной колонны в скважине.

Формулаизобретения

Вращающаяся подвеска для спуска и цементирования обсадных труб, включающая корпус и шпиндель с упорными буртами, размещенную между ними и

заполненную смазкой осевую опору вращения, муфту сцепления корпуса со шпинделем с уплотнительным узлом опоры вращения со стороны внутритрубного пространства и уплотнительный узел опоры

вращения со стороны затрубного пространства, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности работы вращающейся подвески за счет обеспечения принудительной смазки, шпиндель

в верхней части выполнен с радиальными отверстиями,а уплотнительный узел опоры вращения со стороны затрубного пространства выполнен в виде поршня мультипликатора давления и установлен в исходном

положении с возможностью перекрытия радиальных отверстий шпинделя, причем корпус и шпиндель под меньшим диаметром поршня образуют полость, заполненную смазкой и гидравлически связанную с полостью осевой опоры вращения.

Изобретение относится к буровой те никем может найти применение для к pern t- ния скважин хвостовиками и секциями обсадных колоьн. 11ель- повышение ности и долговечности работы врчщающеи ся подвески за счет обеспечения принудительной смззки. Врчщяюща ся подвеска включает корпус 1 и шпиндель (Ш) 3 с упорными буртами 2 и 4 и размещенную между последними осевую опору вращения