Устройство для стопорения замковой резьбы бурильных труб Советский патент 1992 года по МПК E21B17/43 F16B2/20 

(Л

С

Изобретение относится к буровой технике и используется для стопорения замковых резьб бурильных труб. Цель изобретения - расширение технологических возможностей бурильных труб. Стопо- рение замковой резьбы осуществляется с помощью стопорящего элемента (СЭ), размещаемого на наружной поверхности замка. СЭ выполнен из ленты переменной ширины, уложенной по винтовой линии замковой резьбы. Использование СЭ позволяет в аварийной ситуации применять обычные бурильные трубы в качестве левого инструмента. 1 ил.

Изобретение относится к буровой технике и может использоваться для стопорения замковых резьб бурильных труб при использовании их в аварийной ситуации в качестве левого инструмента, а также в общем машиностроении.

Известны устройства, стопорящие соос- но расположенные детали с помощью трения, например устройство для крепления стержней в базовых деталях велосипеда, включающее гайку, разрезное конусное кольцо, контактирующее внутренней поверхностью с выдвижным стержнем, а конусной частью - с конусным отверстием базовой детали.

Известно также соединение труб, включающее эластичную манжету, зацитную обойму и неподвижные фланцы.

К недостаткам указанных устройств можно отнести большие радиальные размеры соединений, а также их невозможность воспринимать большие крутящие моменты,

возникающие, например, при использовании стандартных бурильных труб в качестве левого инструмента в связи с малой поверхностью трения сопрягаемых деталей,

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для фиксации втулки на валу, включающее проволочный пружинный спиральный элемент, выполненный в виде двух установленных одна в другой поджатых пружин, помещенных между валом и втулкой.

Основным недостатком этого устройства является то, что взаимное стопорение деталей происходит между их наружным и внутренним диаметрами, что неприемлемо для стопорения резьб бурильных труб.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей бурильных труб.

Указанная цель достигается тем, что стопорящий элемент размещен на наружной поверхности замка от торца ниппеля до торца муфты, концы стопорящего элемента

vi

GJ СО О

ю о

закреплены у торцов деталей замка, причем стопорящий элемент выполнен из ленты переменной ширины, уложенной по винтовой линии замковой резьбы с шагом, симметрично убывающим от плоскости упорных торцов замка к их периферии.

Использование предлагаемого устройс- вта по сравнению с прототипом позволяет:

максимально сократить диаметральные размеры устройства при значительном увеличении несущей способности;

значительно расширить технологические возможности стандартных бурильных труб, а также уменьшить стоимость работ при ликвидации аварий путем применения первых бурильных труб в качестве левого инструмента;

применение в устройстве эффекта экспоненциального уменьшения напряжений в витках, вытекающего из формулы Эйлера, позволяет закрепить свободные концы стопорящего элемента на муфте и ниппеле с помощью небольших усилий, например, точечной электросваркой, механическим способом либо даже силой трения периферийных витков. В нашем случае при развинчивании застопоренной резьбы моментом 4000 кг м на концах пятивитковой спирали возникает усилие в 240 кг, на шестивитко- вой - 93 кг, а на семивитковой - только 36 кг.

На чертеже изображено устройство в момент стопорения резьбы, четырехвитко- вая спираль.

Устройство для стопорения замковой резьбы бурильных труб содержит металлическую ленту 1, выполненную из профиля переменной ширины и охватывающую своей внутренней поверхностью муфту 2 и ниппель 3. Стопорящий элемент изображен с симметрично убывающим от центра шагом. При этом уменьшение шага, а значит и ширина.ленты в стопорящем элементе пропорциональна уменьшению растягивающих напряжений в сечении каждого витка в соответствии с формулой Эйлера F f ekaC, которая устанавливает зависимость силы трения гибкого элемента от числа его оборотов вокруг круглой опоры. В случае трения

сталь по стали на каждый следующий виток действует растягивающее усилие примерно в 3 раза меньше, чем на предыдущий, начиная с середины спирального элемента.

Устройство работает следующим образом.

При необходимости превратить стандартные правые бурильные трубы в левый инструмент сквозь муфту 2 продевают стопорящий элемент 1. Затем свинчивают муфту 2 с ниппелем 3 и насаживают стопорящий элемент 1 на свинченный замок. После этого его обжимают на замке, например, легкими круговыми ударами и крепят концы

элемента 1 к муфте 2 и ниппелю 3 либо механическим путем, либо точечной сваркой. Та же операция проделывается с каждой последующей трубой.

При приложении отворачивающего момента в действие вступают периферийные витки элемента 1. По мере выбирания зазора между элементом 1 и муфтой 2 с ниппелем 3 нагрузку начинают воспринимать все большее число витков. При этом максимальная нагрузка будет воспринята центральными витками, которые имеют и максимальное сечение.

Для разборки бурильных труб необходимо срезать точечную электросварку или

убрать механический фиксатор, сместить элемент 1 вниз и развинтить трубы,

Формула изобретения Устройство для стопорения замковой

резьбы бурильных труб, включающее охватываемую ниппельную и охватывающую муфтовую детали и пружинный спиральный стопорящий элемент, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей бурильных труб, стопорящий элемент размещен на наружной поверхности замка от торца ниппеля до торца муфты, концы стопорящего элемента закреплены у торцов деталей замка, причем

стопорящий элемент выполнен из ленты переменной ширины, уложенной по винтовой линии замковой резьбы с шагом, симметрично убывающим от плоскости упорных торцов замка к их периферии.