Устройство для развинчивания труб в скважине

 

Использование: при капитальном ремонте скважин для извлечения насоснокомпрессорных труб путем их развинчивания и последующего извлечения из скважин . Устройство содержит корпус, полый вал. якорящий узел с тормозными плашками и преобразователь вращения в виде реверсивного синусошарикового редуктора с делителем крутящего момента. Якорящий узел выполнен в виде реверсивного моментного гидроцилиндра с поворотным ротором и фигурным кулачком. Рабочие шпонки шпоночного делителя крутящего момента установлены в исходном положении с угловым смещением в поперечной плоскости относительно боковой поверхности шпоночного паза ведущего вала 1 з. п ф-лы, 7 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st>s Е 21 В 31/00

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4413107/03 (22) 19,04.88 (46) 07.07.92. Бюл. N . 25 (71) Украинский научно-исследовательский институт природных газов (72) В, Ф, Троцкий, С. Б. Школ,ьников и В. Ф.

Будымка (53) 622.248.13(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 282218, кл. Е 21 В 31/00, 1936.

General catalog 1988-1989, Houston

Еngineers, Inc,р. 20, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗВИНЧИВАНИЯ

ТРУБ В СКВАЖИНЕ (57) Использование: при капитальном ремонте скважин для извлечения насосноИзобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для капитального ремонта скважин путем развинчивания колонны нэсосно-компрессорных труб с помощью. правых бурильных и насосно-компрессорных труб и последующего их извлечения из скважины в процессе ловильных работ, и может быть использовано и при ликвидации аварий, связанных с прихватом труб при бурении.

Цель изобретения —.увеличение надежности работы. устройства за счет обеспечения возможности увеличения передаваемого крутящего момента.

На фиг. 1. изображено устройство, об щий вид в разрезе; на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1 (а, б, в — отверстия для прохода промывочной жидкости); на фиг. 3 — разрез

„„Я „„ 1745877 А1 компрессорных труб путем их развинчива-. ния и последующего извлечения из скважин. Устройство содержит корпус, полый вал, якорящий узел с тормозными плашками и преобразователь вращения в виде реверсивного синусошарикового редуктора с делителем крутящего момента. Якорящий узел выполнен в виде реверсивного моментного гидроцилиндра с поворотным ротором и фигурным кулачком. Рабочие шпонки шпоночного делителя крутящего момента установлены в исходном положении с угловым смещением в поперечной плоскости относительно боковой поверхности шпоночного паза ведущего вала. 1 з. и. ф-лы, 7 ил.

Б — Б на фиг. 1; на фиг. 4 — сечение В-В на фиг. 1; на фиг, 5 — узел! на фиг. 1. (ti tmin, tmax — межрядный шаг рабочих шпонок); на фиг.

6 — разрез Г-Г на фиг. 5; на фиг. 7 — узел ll на фиг, 1 (Si, Smin, Smax — межоконные перемычки водила), Устройство содержит переводни к 1, служащий средством для связи с колонной труб, установленный в верхней части корпуса 1. В нижней части переводника установлен клапан 3, удерживаемый пружиной 4. В корпус 2 запрессован реверсивным моментный гидроципиндр 5, якорящего узла, включающий поворотный ротор 6, несущие лопасти 7 и крышки 8, На валу ротора 6 неподвижно закреплен nðoôèëьный кулачок 9 взаимодействующий в рабочем положении с, тормозными плашками 10

1745877 армированными пластинками с твердого сплава для улучшения сцепления с колонной и нагруженными пружинами 11.

Переводник 1 резьбой соединен с полым валом 12, который зубчатой муфтой 13 соединен с ведущим валом 14, реверсивного синусошарикового редуктора (РСШ), являющегося преобразователем вращения, На валу 14 уста° новлены планетарные ряды, количество которых (n) определяется максимальным передаваемым крутящим моментом.

Каждый ряд состоит из наружной втулки

15, на внутренней поверхности которой имеется беговая синусоидальная дорожка, внутренней втулки 16, у которой на наружной поверхности также имеется синусоидальная беговая дорожка, водила 17 с продольными окнами, которое .расположено в радиальном зазоре между наружной и внутренней втулками и жестко связано. с корпусом. В продольных окнах водила 17, синхронно касаясь беговых дорожек обеих втулок, расположены шаровые сателлиты

18, Необходимое равномерное распределение момента по планетарным рядам в процессе работы обеспечивается шпоночным делителем 19 моментов, встроенным вместо цельной шпонки на ведущем валу. Водило 17 жестко (резьбой) соединено с корпусом 2 и является неподвижным атно; сительно ведомого вала 20, который резьбой соединен со стаканом 21, передающим крутящий момент пустотелому ниппелю 22, который перемещается под действием пружины 23 в гайке 24 и служит средством для связи с извлекаемыми трубами. Для блокирования синусошарикового редуктора в осевом канале ведущего вала 14 на штифтах

25 установлена блокировочная втулка 26., Ведомый вал 20 вращается на подшипниках

27 и 28. Крышкой 29 с сальником редуктор предохраняется от попадания промывочной жидкости.

Рабочие шпонки шпоночного делителя моментов установлены в исходном положении с угловым смещением в поперечной плоскости относительно боковой поверхности шпоночного паза ведущего вала в сторону, противоположную направлению его вращения, причем угловое смещение рабочих шпонок равномерно увеличивается к нижнему торцу шпоночного паза, а расстояния между окнами водила в продольной плоскости увеличиваются прямо пропорционально угловому смещению рабочих шпонок, причем последнее определяется в соответствии со следующей зависимостью

25

40. труболовка, левый колокол, левый метчик) опускается в скважине на колонне труб. По45 и через отверстия (а) в нижней крышке 8 проходит в кольцевую полость моментного

50 гидроцилиндра 5, воздействуя на несущие

35 где Лp — угловое смещение рабочих шпонок„ а — угловое смещение в поперечной плоскости соседних планетарных рядов pesepсивного синусошарикового редуктора;

n — число рядов синусошарикового редуктора. °

Равномерное распределение усилий, т,е. деление момента по планетарным рядам редуктора, происходит тогда, когда одна из рабочих шпонок (расположены в продольной плоскости), взаимодействуя с синусной втулкой планетарного ряда, при восприятии первоначального усилия получает угловое перемещение по дуге, в сторону, противоположную вращению ведущего вала. Упомянутая шпонка своими винтовыми (скошенными) поверхностями с правым и левым углами подъема, взаимодействуя одновременно с соседними шпанками, перемещает их вдоль оси шпоночного паза, до тех пор пока не выберется имеющийся осевой лифт между винтовыми поверхностями.

После этого начнется угловое перемещение в противоположную сторону рабочих шпонок до тех пор, пока каждая из них не воспримет от соответствующей ей синусной втулки планетарного ряда усилие, равнозначное первоначальному. Угловое перемещение рабочих шпонок, до установления разнозначных усилий на каждой иэ них все время сопровождается осевыми перемещениями промежуточных шпонок, Устройство работает следующим образом, Для развинчивания прихваченной в скважине колонны труб устройство с собранным на ниппеле 22 приспособлением для соединения с трубами в скважине (левая сле соединения с извлекаемыми трубами в колонну труб закачивают промывочную жидкость, которая создает перепад давления в устройстве. При этом жидкость по радиальным отверстиям вала 12. поворотного ротора 6, кольцевую полость корпуса 2 лопасти 7, которые под действием перепада давления проворачиваются и профильный кулачок. закрепленный неподвижно на поворотном роторе, раздвигает тормозные плашки 10 до упора во внутреннюю поверхность эксплуатационной колонны и якорит корпус 2 от проворачивания, Вращением колонны труб на устье скважины вправо через переводчик 2, полый вал 12, зубчатую муфту

1745877 них и через отверстия в валу 20, Убедившись 55 в наличии циркуляции которая показывает, что втулка 26 гарантированно сблокировала ведущий вал 14 и ведомый вал 20, прекращает подачу промывочной жидкости.

13 сообщают ведущему валу 14 крутящий момент. В процессе вращения ведущего вала 14 с закрепленными на нем внутренними втулками 16, взаимодействующими посредством шаровых сателлитов 18 с окнами водила 17 и наружными втулками 15 происходит редуцирование на левосторонний крутящий момент. передаваемое ведомому валу 20 при неподвижно закрепленном водиле, соединенном резьбой с корпусом 2.

В процессе редуцирования происходят последовательные дуговые смещения рабочих шпонок, шпоночного делителя моментов, а следовательно, и рядов (так как их центры совпадают). Межрядный шаг ti.â узле редуцирования переменный (фиг. 5). Последнее означает, что переменными будут расстояния Si между окнами водила в продольной плоскости, убывая к одному его краю и возрастая к другому (фиг, 7). Учитывая неравномерность закручивания ослабленного продольными окнами водила и для сохранения достаточной его прочности необходимо смещать рабочие шпонки так, чтобы максимальное напряжение испытывала максимальная межоконная перемычка SM><, Ведомый вал 20 передает левосторонний крутящий момент на соединенный с ним стакан 21 и через квадратную направляющую на пустотелый ниппель 22, в результате чего ловильный инструмент передает увеличенный крутящий момент верхней прихваченной трубе. Верхняя прихваченная труба начинает отворачиваться а подпружиненный ниппель 22 перемещается вверх в гайке 24 на длину резьбы. В случае невозможности отвернуть сильно закрепленную резьбу в соединении труб производят отворот устройства от колонны развинчиваемых труб. Для этого необходимо заблокировать редуктор, соединив ведущий вал 14 с ведомым валом 20, Для этого в колонну труб забрасывают шарик, который, опускаясь, проходит через осевое отверстие клапана 3 и садится на конусное отверстие блокировочной втулки 26. При создании перепада давления в колонне труб срезаются штифты 26, удерживающие втулку, которая квадратной направляющей заходит в квадратное отверстие ниппеля 22, Опускаясь, втулка 26 открывает циркуляционные отверстия на ведущем валу 14, циркуляция при этом восстанавливается через

Для разьякоривания корпуса ? e колонну труб забрасывают шар, который, опускаясь, садится на конусное отверстие клапана

3. При создании перепада давления клапан сжимает пружину 4 и опускается, при этом открываются отверстия в переводнике 1 и промывочная жидкость через отверстия (в) в верхней крышке 8 проходит в кольцевую полость моментного гидроцилиндра 5 и воздействует на несущие лопасти поворотного ротора, который проворачивается вместе с профильным кулачком в обратную сторону.

Вследствие чего профильный кулачок позволяет пружинам 11 сводить тормозные планки, освобождая таким образом устройство QT заякоривания. Вращая колонну труб, отвинчивают устройство от извлекаемых труб, Освобожденное устройство извлекают из скважины.

Формула изобретения

1. Устройство для развинчивания труб в скважине, включающее корпус с размещенным в нем полым валом, имеющим в верхней части средство для связи с колонной труб, якорящий узел с установленными в корпусе с возможностью радиального перемещения тормозными плашками, преобразователь вращения с ведущим валом, связанным с полым валом корпуса и ведомым валом, имеющим в нижней части средство для связи с извлекаемыми трубами, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения надежности в работе устройства путем обеспечения возможности увеличения передаваемого крутящего момента,. преобразователь вращения выполнен в виде реверсивного синусошарикового редуктора с расположенным на ведущем валу шпоночным делителем крутящего момента и жестко связанным с корпусом водилом, а якорящий узел выполнен в виде установленного в верхней части корпуса и гидравлически связанного с полостью вала корпуса реверсивного моментного гидроцилиндра с поворотным ротором и жестко связанным с последним фигурным кулачком, установленным с возможностью взаимодействия в рабочем положении с тормозными плашками якоря щего узла.

2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что рабочие шпанки шпоночного делителя моментов установлены в исходном положении с угловым смещением в поперечной плоскости относительно боковой поверхности шпоночного паза ведущего вала в сторону, противоположную направлению его вращения, причем угловое смещение рабочих шпонок равномерно увеличивается к

1745877 нижнему торцу шпоночного паза, а расстояния между окнами водила в продольной плоскости увеличиваются прямо пропорционально угловому смещению рабочих шпонок, причем последнее определяется в соответствии со следующей зависимостью;

hp=— и где Лр — угловое смещение рабочих шпонок,рад; а- смещение в поперечной плоскости соседних планетарных рядов реверсивного

5 редуктора, рад;

n — число рядов реверсивного синусошарикового редуктора, 1745877

Д/Г 7

Составитель И.Левкоева

Редактор С.Патрушева Техред М.Моргентал Корректор Л.Лукач Заказ 2371 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород; ул.Гагарина, 101