Отсоединитель

 

Использование: для ликвидации аварий путем размыва шламовой пробки и гарантированного разъединения неприхваченной части инструмента от прихваченной. Сущность: разъединение корпуса от муфты осуществляют по левой резьбе после ее разблокировки путем смещения узла передачи крутящего момента, выполненного в виде совмещенных радиальных пазов на нижнем торце корпуса и муфты, в которых устанавливаются стопоры, шарнирно соединенные с подвижной в осевом направлении втулкой и посредством дополнительных фиксаторов - с муфтой. Втулка соединена с корпусом пружинными фиксаторами. Размыв шламовой пробки осуществляется через радиальные каналы в корпусе и муфте, которые в исходном положении перекрыты втулкой. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к противоаварийным устройствам, предназначенным для отсоединения колонны бурильных труб от прихваченного в скважине снаряда.

Известен отсоединитель, содержащий муфту и ниппель, соединенные левой резьбой и жестко зафиксированные штифтами, взаимодействующим с полым выталкивателем, который при осевом перемещении разблокирует левое резьбовое соединение (см.а.с.СССР 438774, кл.Е21В 17/06.1973г).

К недостаткам данного устройства относится сложность конструкции и как следствие этого малая надежность в работе, а также значительная стоимость.

Известен также другой отсоединитель, включающий корпус, верхний переходник с кулачками, соединенный с корпусом левой резьбой, и кулачковую муфту (см.а.с.СССР М570693, кл.Е213 23/00, 1975г.).

Недостатком этого устройства является малый ресурс работы из-за быстрого износа левой резьбы и верхнего переходника в процессе работы в скважине.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является отсоединитель, содержащий соединенные резьбой ниппель и муфту с радиальными каналами, соединенную с муфтой фиксаторами подвижную в осевом направлении втулку с седлом под бросовый клапан и узлом передачи крутящего момента (см.а.с. 732484. кл.Е21В 17/06, 1977г.).

К недостаткам прототипа следует в первую очередь отнести малую надежность в работе из-за возможности деформации элементов узла передачи крутящего момента, что часто наблюдается в случае прихвата инструмента. Деформация стопорных штифтов может привести к неразъединению устройства, что может усугубить аварию. Другим недостатком известного устройства является необходимость вращения колонны влево для освобождения свободной части бурильной колонны от прихваченного снаряда, что невсегда приводит к разъединению колонны в заданном месте.

Еще одним недостатком прототипа является необходимость замены вышедших из строя стопорных элементов после каждого срабатывания отсоединителя.

В связи с этим основной задачей изобретения является повышение надежности работы устройства и упрощение технологии его эксплуатации за счет увеличения ресурса работы узла передачи крутящего момента и многократного использования всех его узлов.

Поставленная задача решается тем, что в отсоединителе, содержащем корпус с радиальными каналами и соединенные с ним посредством фиксаторов подвижную в осевом направлении втулку и посредством резьбы и узла передачи крутящего момента-муфту, согласно изобретению он снабжен стопорами и дополнительными фиксаторами, резьба для соединения корпуса с муфтой выполнена левой, корпус и муфта с радиальными пазами на нижнем торце, совмещенными в исходном положении для размещения стопоров, установленных с возможностью взаимодействия с втулкой и дополнительными фиксаторами, при этом корпус выполнен с кольцевой проточкой на наружной поверхности, а муфта с радиальными каналами, причем радиальные каналы корпуса и муфты сообщены с кольцевой проточкой корпуса.

Решению поставленной задачи способствует также выполнение стопоров в виде шарнирно соединенных с втулкой рычагов, фиксаторов в виде подпружиненных стержней, поджимаемых гайкой, дополнительных фиксаторов в виде подпружиненных шаров или в виде Г-образной пластины, соединенной с муфтой и взаимодействующей со стопором, контактирующих поверхностей корпуса и муфты, а также наружной поверхности муфты с уменьшающейся сверху вниз ступенчатой формой, при этом на ступенях меньшего диаметра корпуса и муфты установлены соответственно основные и дополнительные фиксаторы, а между их контактирующими торцами уплотнительные элементы, верхний из которых имеет форму кольца с коническим выступом, установленным в полости между корпусом и муфтой, выполненной с конической резьбой под ловильный инструмент или ниппель бурильной колонны.

Такое выполнение отсоединителя позволяет повысить надежность его работы за счет возможности размыва шламовой пробки промывочной жидкостью, нагнетаемой через радиальные каналы корпуса и муфты, использования стопоров необходимой прочности для передачи крутящего момента значительно большей величины, чем в прототипе и упростить технологию его применения благодаря исключению необходимости передачи левого крутящего момента, оставлению в скважине только муфты с ловильной резьбой и многократному использованию всех элементов отсоединителя.

Изобретение поясняется чертежом, на котором на фиг.1 изображен общий вид в продольном разрезе; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3- узел Б на фиг.1; на фиг.4 вариант выполнения узла передачи крутящего момента; на фиг.5 вид В на фнг.4.

Отсоединитель содержит корпус 1 с радиальными каналами 2, размещенную в полости корпуса 1 втулку 3 и соединенную с корпусом 1 посредством левой резьбы 4 охватывающую его муфту 5 с радиальными каналами 6. Нижние торцы корпуса 1 и муфты 5 выполнены с радиальными пазами 7, которые в исходном положении совмещены со стопорами а виде рычагов и один конец которых шарнирно соединен посредством осей 9 с втулкой 3, а второй конец установлен на дополнительном фиксаторе 10. Пазы 7 с рычагами 8 совместно образуют узел передачи крутящего момента от корпуса 1 к муфте 5, минуя левую резьбу 4. Втулка 3 выполнена с седлом 11 под бросовый клапан 12, основными и дополнительными проточками 13 и 14 на наружной поверхности, основные из которых служат для стопорения втулки 3 в исходном положении относительно корпуса 1, а дополнительная, имеющая большую глубину, для удержания втулки 3 от выпадения на забой после срабатывания отсоединителя.

На наружной поверхности корпуса 1 также имеется кольцевая проточка 15, соединенная с радиальными каналами 2 и 6 корпуса 1 и муфты 5.

Фиксаторы для стопорения втулки 3 от осевого перемещения относительно корпуса 1 включают стержень 16, пружину 17 и гайку I8, размещенные в радиальных каналах корпуса 1. Путем поджатия пружины 17 гайкой 18 можно регулировать усилие срабатывания фиксаторов. Дополнительные фиксаторы 10 могут быть выполнены в виде Г-образной пластины, перекладина 10а которой служит упором для свободного конца рычага и, а продольная часть 10б закреплена на наружной поверхности муфты 5, выполненной ступенчатой формы, уменьшающейся сверху-вниз. Меньшая ступень муфты 5 выполнена с продольными пазами 13 под продольные части 10б дополнительных фиксаторов 10, закрепленных штифтами 20. Пазы 19 совмещены с торцевыми пазами 7.

Контактирующие боковые поверхности корпуса 1 и муфты 5 также выполнены ступенчатой формы, причем основные фиксаторы размещены в каналах 21, просверленных в нижней ступени корпуса.

Втулка 3 снабжена уплотнительными кольцами 22. Между контактирующими торцами корпуса 1 и муфты 5 также установлены уплотнительные кольца, верхнее 23 из которых выполнено с коническим выступом 23а, размещенным между боковыми поверхностями корпуса 1 и муфты 5. Уплотнительное кольцо 23 закреплено, например, клеем к нижней грани торца корпуса 1.

Другой вариант выполнения дополнительных фиксаторов 10 м.б. в виде подпружиненных шариков 24 (см. фиг.4 и 5), которые установлены вместе с пружинами 25 в отверстиях 26, просверленных горизонтально в нижней части корпуса 1 перпендикулярно к радиальным пазам 7 с возможностью взаимодействия со стенками углублений 27, выполненных на боковых поверхностях рычагов 8.

На внутренней поверхности муфты 5 в верхней части выполняется специальная резьба 23 для соединения со спускаемым ловильным инструментом или ниппелем бурильной колонны.

Отсоединитель работает следующим образом.

Устройство в собранном виде (фиг.1) устанавливается в компоновке бурильной колонны над предполагаемом местом прихвата (долотом, турбобуром и т. д. ). В случае необходимости разъединения с поверхности сбрасывается шар 12, который перекрывает проходной канал втулки 3. Создают избыточное давление, под действием которого втулка 3 смещается вниз и канавкой 13 смещает стержни 16, сжимая пружины 17. При перемещении втулки 3 вниз рычаги и выходят из пазов 7 и соскакивают с перекладин 10а, вследствие чего происходит разблокировамие левой резьбы 4 и открываются радиальные каналы 2, через которые прокачивают промывочную жидкость с целью размыва зоны прихвата и дальнейшего освобождения инструмента.

Если прихваченный снаряд освободить не удается, вращают колонну труб вправо и разъединяют свободную часть колонны по левой резьбе 4. При подъеме освобожденной колонны втулка 3 удерживается от выпадения фиксаторами, которые своими подпружиненными стержнями 16 входят в верхнюю кольцевую проточку 14, имеющую большую глубину, чем проточка 13. При этом через радиальные каналы 2 происходит слив промывочной жидкости из полости труб. После разъединения в скважине остается муфта 5, специальная резьба 24 которой обеспечивает быстрое и беспрепятственное соединение со спускаемым ловильным инструментом или ниппелем бурильных труб, имеющим такую же резьбу.

Снабжение отсоединителя стопорами в виде шарнирно соединенных с втулкой рычагов и дополнительными фиксаторами для удержания рычагов в совмещенных пазах корпуса и муфты повышает надежность работы устройства и исключает оставление стопоров в скважине.

Выполнение муфты с радиальными каналами, а корпуса с кольцевой проточкой обеспечивает надежное сообщение радиальных каналов корпуса и муфты независимо от их взаимного расположения, т.к. из-за их резьбового соединения радиальные каналы располагаются, как правило, не в одной плоскости. Наличие уплотнительных элементов выше и ниже радиальных каналов позволяет без потерь промывочной жидкости эффективно размывать шламовые пробки.

Ступенчатая форма муфты и корпуса позволяет снизить металлоемкость конструкции при сохранении прочностных характеристик резьбовых элементов отсоединителя.

Выполнение фиксаторов в виде радиально подпружиненных стержней для взаимодействия с кольцевыми проточками втулки обеспечивает возможность использования отсоединителя в различных геологотехнических условиях путем регулирования усилия срабатывания стержней. В определенных пределах это обеспечивается также и изменением глубины кольцевых канавок. Выполнение дополнительных фиксаторов предложенной формы способствует упрощению конструкции, а схема их расположения повышению надежности работы. Это достигается благодаря исключения контакта продольной части фиксаторов с нижней компоновкой бурильного вала путем размещения ее заподлицо с наружной поверхностью муфты.

Применение данного устройства позволяет ускорить ликвидацию аварий и снизить затраты, связанные с проведением этих работ.

Формула изобретения

1. Отсоединитель, содержащий корпус с радиальными каналами и соединенные с ним посредством фиксаторов подвижную в осевом направлении втулку и посредством резьбы и узла передачи крутящего момента муфту, отличающийся тем, что он снабжен стопорами и дополнительными фиксаторами, резьба для соединения корпуса с муфтой выполнена левой, корпус и муфта с радиальными пазами на нижнем торце, совмещенными в исходном положении для размещения стопоров, установленных с возможностью взаимодействия с втулкой и дополнительными фиксаторами, при этом корпус выполнен с кольцевой проточкой на наружной поверхности, а муфта с радиальными каналами, причем радиальные каналы корпуса и муфты сообщены с кольцевой проточкой.

2. Отсоединитель по п. 1, отличающийся тем, что каждый стопор выполнен в виде рычага, шарнирно соединенного со втулкой.

3. Отсоединитель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что каждый дополнительный фиксатор выполнен в виде Г-образной пластины, установленной с возможностью взаимодействия с нижней гранью рычага, а продольная часть перекладины закреплена на наружной поверхности муфты.

4. Отсоединитель по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что муфта выполнена с уменьшающейся сверху вниз ступенчатой наружной поверхностью, а нижняя ступень ее с продольными пазами под продольную часть дополнительных фиксаторов, при этом продольные пазы нижней ступени муфты совмещены с ее торцевыми пазами.

5. Отсоединитель по п. 1, отличающийся тем, что контактирующие поверхности корпуса и муфты выполнены ступенчатой формы, при этом фиксаторы для втулки установлены на ступени меньшего диаметра корпуса, расположенной ниже ступени большего диаметра, а левая резьба выполнена на последней.

6. Отсоединитель по п. 1, отличающийся тем, что фиксаторы выполнены в виде подпружиненных в радиальном направлении стержней, поджимаемых регулировочной гайкой.

7. Отсоединитель по п. 1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности муфты в ее верхней части выполнена коническая резьба под ниппель замкового соединения бурильной колонны или ловильного инструмента.

8. Отсоединитель по пп. 1, 5, 7, отличающийся тем, что между контактирующими торцевыми поверхностями корпуса и муфты установлены уплотнительные элементы, при этом уплотнительный элемент между ступенями большого диаметра закреплен с корпусом и выполнен в виде кольца с коническим выступом, расположенным между боковой поверхностью корпуса и конической резьбой муфты.

9. Отсоединитель по п. 1, отличающийся тем, что втулка выполнена с дополнительной кольцевой проточкой на наружной поверхности, причем глубина ее больше, чем у основной проточки.

10. Отсоединитель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что стопоры выполнены с выемками на боковых поверхностях, корпус с горизонтальными отверстиями, пересекающими его радиальные пазы, а дополнительный фиксатор в виде подпружиненных шариков, установленных в горизонтальных отверстиях корпуса с возможностью взаимодействия в исходном положении со стенками выемок на боковых поверхностях рычагов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5