Наголовник для бурильных труб Советский патент 1993 года по МПК E21B19/06 

Изобретение относится к буровой технике и касается устройств для спуска и подъема труб при бурении скважин, преимущественно на твердые полезные ископаемые и воду.

Известен наголовник, содержащий корпус с резьбой для подсоединения к бурильной колонне и стопорное устройство против самоотвинчивания, выполненное в виде вала с эксцентриковым приливом и снабженное фиксатором, срабатывающим в момент подхвата наголовника элеватором.

Недостаток наголовника состоит в том, что он сложен по конструкции и в изготовлении и ненадежен в работе из-за несовершенства стопорного устройства, которое не выполняет свои функции при свинчивании труб.

Наиболее близким из известных является наголовник для бурильных труб, содержащий корпус с центральным каналом и наружной резьбой для присоединения к трубе, втулку, закрепленную резьбовым соединением на верхней части корпуса, стопорный узел в виде подпружиненного относительно втулки опорного элемента, установленного над наружной резьбой для взаимодействия с торцем трубы, и опорный бурт,

Недостатком известного наголовника является пониженная прочность, что связано с наличием резьбового соединения корпуса и втулки, которое воспринимает все основные нагрузки растяжения и крутящего момента, развиваемые лебедкой станка и труборазворотом. Увеличение диаметра резьбового соединения нецелесообразно из-за увеличения габаритных размеров и массы наголовника.

Кроме того, из-за деформации стопора резьбового соединения наголовник практически неразборен. Его конструкцией не предусмотрена замена пружинной шайбы, при выходе которой из строя наголовник отбраковывается, т. е. ресурс наголовника незначителен, и он не пригоден к ремонту.

Цель изобретения - улучшение эксплуатационных качеств за счет повышения прочности и ресурса и обеспечения ремонтопригодности.

Указанная цель достигается тем, что наголовник для бурильных труб, содержащий корпус с центральным каналом и наружной резьбой для присоединения к трубе, втулку, закрепленную резьбовым соединением на верхней части корпуса, стопорный узел в виде подпружиненного относительно втулки опорного элемента, установленного над наружной резьбой для взаимодействия с торцем трубы, и опорный бурт снабжен толкателями, в корпусе выполнена внутренняя цилиндрическая выточка и продольные сквозные отверстия, втулка размещена внутри цилиндрической выточки и образует вместе с ней изолированную от центрального канала кольцевую полость, толкатели свя- заны нижними концами с опорным элементом и установлены в продольных сквозных отверстиях корпуса с возможно0 стью взаимодействия верхними концами с пружиной стопорного узла, причем пружина размещена во внутренней цилиндрической выточке, а опорный бурт выполнен на корпусе,

5 Достижению цели способствует также то, что опорный элемент выполнен в виде пакета полуколец, причем нижние полукольца связаны с нижними концами толкателей резьбовыми соединениями, верхние - име0 ют гладкие отверстия с диаметром, превышающим диаметр резьбовой части толкателя, но меньшим диаметра его нерезьбовой верхней части, а плоскости разреза верхних и нижних полуколец смещены

5 друг относительно друга.

На фиг, 1 изображен общий вид наголовника; на фиг. 2 - общий вид наголовника, навинченного на бурильную трубу; на фиг, 3 - разрез А-А на фиг. 1.

0 . Наголовник содержит корпус 1 с центральным каналом 2 и наружной резьбой 3 для присоединения к трубе. Втулка 4 закреплена резьбовым соединением 5 на верхней части корпуса 1. Наголовник содержит

5 стопорный узел в виде опорного элемента 6, подпружиненного пружиной 7 и установленного над наружной резьбой 3 для взаимодействия с торцем трубы 8.

Опорный бурт 9 под элеватор выполнен

0 на корпусе 1. В корпусе 1 выполнена знут- ренняя цилиндрическая выточка 10 и продольные сквозные отверстия 11. Втулка 4 снабжена буртом 12, размещена внутри цилиндрической выточки 10 и образует вместе

5 с ней изолированную от центрального канала 2 кольцевую полость 13. Стопорный узел наголовника снабжен толкателями 14, установленными в продольных сквозных отверстиях 11, связанных нижними концами с

0 опорным элементом 6.

Верхние концы толкателей 14 имеют возможность взаимодействовать с пружиной 7 стопорного узла. Пружина 7 размещена во внутренней цилиндрической выточке

5 10 и изолированной кольцевой полости 13. Толкатели 14 взаимодействуют с пр/жи- ной 7 через кольцо 15.

Опорный элемент 6 выполнен в виде пакета полуколец 16, 17. Нижние полукольца 17 связаны с нижними концами тол ателей 14 резьбовыми соединениями 18. Верхние полукольца 16 имеют гладкие отверстия с диаметром d, превышающим диаметр резьбовой части толкателя 14, но меньшим диаметра d, его нерезьбовой верхней части. Плоскости разреза 19 верхних 16 и нижних 17 полуколец смещены друг относительно друга в плане.

Наголовник монтируется и работает следующим образом.

Толкатели 14 вводят в продольные сквозные отверстия 11 со стороны опорного бурта 9 при отсоединенной от корпуса 1 втулке 4. Нижние концы толкателей 14 ввинчивают в резьбовые отверстия нижних пол- уколец 17, при этом в гладких отверстиях полуколец 16 толкатели 14 размещаются с зазором. Благодаря смещению плоскостей разреза 19 полукольца 16, 17 вместе с присоединенными к ним толкателями образуют разборную, но жесткую систему, на которую воздействует пружина 7, поджимая нижние полукольца 17, к верхнему торцу 20 наружной резьбы 3. Между пакетом полуколец 16, 17 и торцом 21 корпуса 1 образован зазор Н, величина которого вдоль продольной оси корпуса определяется типом присоединительной наружной резьбы 3 наголовника и расстоянием от основной плоскости резьбы до верхнего торца сопрягаемого резьбового соединения замка и ниппеля.

При навинчивании наголовника на бурильную свечу верхний торец трубы S начинает контактировать с полукольцами 17 и отодвигает их кверху вместе с полукольца- ми 16 и толкателями 14, которые через кольцо 15 воздействуют на пружину 7, сжимая ее на величину Hi. Пружина 7упруго деформируется, развиваемое ею усилие передается виткам присоединительной наружной резьбы 3, и таким образом пружина 7 служит стопором, предотвращающим самоот- винчивание наголовника от свечи в процессе спуско-подъемных операций, в том числе при навинчивании свечи на бу- рильную колонну, когда имеется контакт опорного бурта 9 корпуса 1 с опорным седлом корпуса элеватора. Изменение количества и/или суммарной толщины полуколец 16, 17 позволяет регулировать величину осевого усилия, возникающего при упругой деформации стопорного узла. Выполнение бурта на корпусе 1 обеспечивает прочность наголовника несмотря на наличие резьбо

вого соединения 5, т, к, оно не воспринимает нагрузок, создаваемых лебедкой и трубо- разворотом,

Размещение втулки 4 внутри выточки 10 корпуса 1 позволяет разместить пружину 7 внутри корпуса и защитить ее от потока промывочной жидкости, при этом допускается неограниченное число замен пружин, в связи с чем увеличивается ресурс и, как следствие, расширяется область применения.

Наголовник при одним и тех же габаритных размерах имеет большую прочность, а следовательно, и большую грузоподъемность.

Формула изобретения

1. Наголовник для бурильных труб, содержащий корпус с центральным каналом и наружной резьбой для присоединения к трубе, втулку, закрепленную резьбовым соединением на верхней части корпуса, стопорный узел в виде подпружиненного относительно втулки опорного элемента, установленного над наружной резьбой для взаимодействия с торцом трубы, и опорный бурт, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных качеств за счет повышения прочности и ресурса и обеспечения ремонтопригодности, он снабжен толкателями, в корпусе выполнена внутренняя цилиндрическая выточка и продольные сквозные отверстия, втулка размещена внутри цилиндрической выточки и образует вместе с ней изолированную от центрального канала кольцевую полость, толкатели связаны нижними концами с опорным элементом и установлены в продольных сквозных отверстиях корпуса с возможностью взаимодействия верхними концами с пружиной стопорного узла, причем пружина размещена во внутренней цилиндрической выточке, а опорный бурт выполнен на корпусе.

2. Наголовник по м 1, отличаю щи й- с я тем, что опорный элемент выполнен в виде пакета полуколец, причем нижние полукольца связаны с нижними концами толкателей резьбовыми соединениями, верхние имеют гладкие отверстия с диаметром, превышающим диаметр резьбовой части толкателя, но меньшим диаметра его нерезьбовой верхней части, а плоскости разреза верхних и нижних полуколец смещены одна относительно другой.

Использованиэ: для спуска и подъема труб при бурении скважин, преимущественно на твердые полезные ископаемые и воду. Сущность изобретения: наголовник содержит полый корпус 1, на котором выполнен опорный бурт 9 под элеватор. В корпусе 1 выполнена внутренняя цилиндрическая выточка 10, в которой размещена втулка 4, соединенная с корпусом 1 на резьбе и образующая с поверхностью выточки 10 полость 13, изолированную от центрального канала 2. В полости 14 размещена пружина 7 стопорного узла, взаимодействующая с верхними концами толкателей 14, размещенных в продольных сквозных отверстиях 11 корпуса 1. Толкатели 14 нижними концами связаны с опорным элементом 6. Опорный элемент 6 выполнен в виде пакета полуколец 16, 17, нижние 17 из которых связаны с нижними концами толкателей 14. Использование превышает прочность и ресурс и обеспечивает ремонтопригодность. 1 з. п. ф-лы, 3 ил. СО С