Устройство для отворачивания труб в скважине

 

Изобретение относится к области ремонта нефтяных и газовых скважин. Устройство включает корпус, полый вал, концентрично размещенный внутри корпуса реверсивный механизм, связанный с полым валом и выполненный в виде ведущей, ведомой и промежуточной шестерен. Узел торможения выполнен в виде ступенчатой втулки, установленной концентрично полому валу с возможностью свободного вращения относительно последнего. Раздвижные шлипс-якоря поршень-шлипсодержателя свободно связаны между собой. Ступенчатая втулка со стороны верхнего конца имеет концентрично выполненную расточку с глухим дном. В расточке размещен подвижно-скользящие поршень-шлипсодержатель, а между поршнем-шлипсодержателем и конусной втулкой размещены раздвижные шлипс-якоря с возможностью свободного скольженья по направляющим конусной втулки. Во внутренних расточках поршня-шлипсодержателя и раздвижного шлипс-якоря размещена возвратная пружина. Со стороны нижнего конца ступенчатой втулки выполнены соосные равномерно расположенные по окружности внутренние отверстия-расточки. В отверстиях-расточках размещены промежуточные шестерни со ступицами с возможностью свободного вращения раздельно в соосных отверстиях. В промежуточных отверстиях-расточках выполнены радиально расположенные окна для контакта промежуточных шестерен с ведущей и ведомой шестернями. В нижней части устройства установлен с возможностью взаимодействия с нижней частью ведомой шестерни перемещаемый переводник для присоединения ловильного инструмента. Использование изобретения позволяет повысить надежность работы фиксирующего узла при одновременном упрощении конструкции устройства. 3 ил.

Изобретение относится к ремонту нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для отворачивания труб, оставшихся в скважине в результате аварии.

Известно устройство для отворачивания труб в скважине, взятое нами в качестве прототипа, состоящее из полого вала с центральным промывочным каналом, установленного в корпусе, реверсивного механизма и узла торможения. Реверсивный механизм выполнен в виде планетарного механизма с ведущей, ведомой шестернями и установленных на опоре промежуточных шестерен. Опора установлена на полом валу с возможностью вращения и связана с промежуточными шестернями. На верхнем конце опоры жестко установлена конусная втулка, на которой выполнены продольные пазы для перемещения заклинивающих плашек, установленных в наклонных окнах (пазах) корпуса. Ведущая шестерня выполнена заодно с полым валом.

В верхней части корпуса размещен радиально-подвижный упор, выполненный в виде фонаря из упруго деформируемой пластины для обеспечения неподвижности корпуса при вращении полого вала. В нижней части устройства установлен переводник для присоединения ловильного инструмента [1].

Недостатком известного устройства, взятого нами в качестве прототипа, является ненадежность его работы и сложность конструкции.

Задачей изобретения является повышение надежности работы фиксирующего узла при одновременном упрощении конструкции устройства.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для отворачивания труб в скважине, включающем корпус, полый вал, концентрично размещенный внутри корпуса, реверсивный механизм, связанный с полым валом и выполненный в виде ведущей, ведомой и промежуточной шестерен, узел торможения и взаимодействующие с ним заклинивающие плашки, узел торможения выполнен в виде являющейся одновременно корпусом устройства, реверсивного механизма и узла торможения ступенчатой втулки, установленной концентрично полому валу с возможностью свободного вращения относительно последнего, поршня-шлипсодержателя и конусной втулки с направляющими пазами, при этом заклинивающие плашки выполнены в виде раздвижных шлипс-якорей, свободно связанных между собой, ступенчатая втулка со стороны верхнего конца имеет концентрично выполненную расточку с глухим дном, в которой размещен подвижно-скользяще поршень-шлипсодержатель, конусная втулка установлена жестко в конце ступенчатой втулки на ступице, между поршень-шлипсодержателем и конусной втулкой размещены раздвижные шлипс-якоря с возможностью свободного скольжения по направляющим пазам конусной втулки, причем во внутренних расточках, выполненных в поршень-шлипсодержателе и раздвижных шлипс-якорях, между торцами поршень-шлипсодержателя и конусной втулки размещена возвратная пружина, со стороны нижнего конца в ступенчатой втулке выполнены соосные равномерно расположенные по окружности внутренние отверстия- расточки, в которых размещены промежуточные шестерни со ступицами с возможностью свободного вращения раздельно в соосных отверстиях, причем в их промежуточных отверстиях-расточках выполнены радиально расположенные окна для контакта с ведущей и ведомой шестернями, а в нижней части устройства установлен с возможностью взаимодействия с нижней частью ведомой шестерни перемещаемый переводник для присоединения ловильного инструмента.

Для лучшего использования устройства целесообразно между верхними и нижними упорными плоскостями бурта полого вала и внутренней расточки ступенчатой втулки, в местах взаимодействия установить подшипники. В нижней части устройства установлен переводник для присоединения ловильного инструмента. Переводник выполнен с квадратным или шестигранным отверстием для взаимодействия с ответной поверхностью нижней части ведомой шестерни. Переводник прижат пружинами к внутреннему бурту ведомой шестерни.

Существенными отличительными признаками заявленного изобретения в сравнении с прототипом являются: - узел торможения выполнен в виде являющейся одновременно корпусом устройства, реверсивного механизма и узла торможения ступенчатой втулки, установленной концентрично полому валу с возможностью свободного вращения относительно последнего, поршня-шлипсодержателя и конусной втулки с направляющими пазами, при этом заклинивающие плашки выполнены в виде раздвижных шлипс-якорей, свободно связанных между собой; - ступенчатая втулка со стороны верхнего конца имеет концентрично выполненную расточку с глухим дном, в которой размещен подвижно-скользяще поршень-шлипсодержатель, конусная втулка установлена жестко в конце ступенчатой втулки на ступице; - между поршень-шлипсодержателем и конусной втулкой размещены раздвижные шлипс-якоря с возможностью свободного скольжения по направляющим пазам конусной втулки, причем во внутренних расточках, выполненных в поршень-шлипсодержателе и раздвижных шлипс-якорях, между торцами поршень-шлипсодержателя и конусной втулки размещена возвратная пружина; - со стороны нижнего конца в ступенчатой втулке выполнены соосные равномерно расположенные по окружности внутренние отверстия-расточки, в которых расположены промежуточные шестерни со ступицами с возможностью свободного вращения раздельно в соосных отверстиях, причем в их промежуточных отверстиях-расточках выполнены радиально расположенные окна для контакта промежуточных шестерен с ведущей и ведомой шестернями; - в нижней части устройства установлен с возможностью взаимодействия с нижней частью ведомой шестерни перемещаемый переводник для присоединения ловильного инструмента.

Вышеприведенные существенные отличительные признаки нам были неизвестны из патентной и научно-технической информации и соответствуют критерию "Новизна", т.е. существенные отличительные признаки являются "Новыми".

Учитывая то, что вышеприведенные существенные отличительные признаки являются неочевидными для среднего специалиста в этой области знаний, то мы считаем, что изобретение соответствует критерию "Изобретательский уровень".

Что же касается "Промышленной применимости", то изобретение соответствует этому критерию, так как на него выполнены рабочие чертежи, а также изготовлен опытный образец и идет подготовка к испытанию в промысловых условиях.

Сущность изобретения поясняется ниже, где на фиг. 1 представлено устройство в разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 -разрез Б-Б на фиг. 1.

Устройство состоит из полого вала 1, установленного в ступенчатой втулке 2, являющееся одновременно корпусом устройства, реверсивного механизма и узла торможения (см. фиг. 1) Реверсивный механизм выполнен в виде двухступенчатого редуктора (см. фиг. 3) с ведущей 3, ведомой 4 шестернями и установленных в соосных расточках соответственно 5, 6 и 7 нижней части ступенчатой втулки 2 промежуточных шестерен 8. Узел торможения выполнен в виде ступенчатой втулки 2, установленной концентрично полому валу 1 с возможностью свободного вращения относительно последнего, и поршень-шлипсодержатель 9 с раздвижными шлипс-якорями 10, свободно связанными между собой, а также конусной втулки 11 с направляющими пазами 12 (см. фиг. 2), размещенными в них раздвижными шлипс-якорями 10. Ступенчатая втулка 2 со стороны верхнего конца имеет концентрично выполненную расточку 13 с глухим дном 14, в которой размещен подвижно-скользяще поршень-шлипсодержатель 9. Между поршень-шлипсодержателем 9 и конусной втулкой 11 размещены шлипс-якоря 10 с возможностью свободного скольжения по направляющему пазу 12 конусной втулки 11. Во внутренних расточках поршень-шлипсодержателя 9 и раздвижного шлипс-якоря 10, между торцами поршень-шлипсодержателя 9 и конусной втулки 11 на ступице 15 ступенчатой втулки 2 размещена возвратная пружина 16. Конусная втулка 11 установлена жестко на ступице 15 в конце ступенчатой втулки 2. Со стороны нижнего конца в ступенчатой втулке 2 выполнены равномерно расположенные по окружности внутренние отверстия-расточки соответственно 5, 6 и 7, в которых расположены промежуточные шестерни 8 со ступицами 17 с возможностью свободного вращения в соосных отверстиях в отдельности, а также в их промежуточных отверстиях-расточках 6 выполнены радиально расположенные окна 18 (см. фиг. 3) для контакта с ведущей 3 и ведомой 4 шестернями. Ступенчатая втулка 2 одновременно является корпусом устройства. Нижний конец вала снабжен дроссельной шайбой-муфтой 19. Полый вал 1 имеет радиальные отверстия 20, а ступенчатая втулка 2 - внутреннюю кольцевую канавку 21 и радиальное отверстие 22 для подвода рабочей жидкости. Полый вал 1 выполнен с наружным буртом 23 с верхней 24 и нижней 25 упорными плоскостями, а ступенчатая втулка 2 выполнена с внутренней расточкой 26 с верхней 27 и нижней 28 упорными плоскостями для размещения в ней бурта 23 полого вала 1 с возможностью поворота относительно последнего. Между верхней 24 и нижней 25 упорными плоскостями бурта 23 полого вала 1 и внутренней расточки 26 ступенчатой втулки 2, в местах взаимодействия установлены подшипники 29 и 30. В нижней части устройства установлен переводник 31 для присоединения ловильного инструмента. Переводник 31 выполнен с квадратным или шестигранным отверстием 32 для взаимодействия с ответной поверхностью нижней части ведомой шестерни 4. Переводник 31 прижат пружинами 33 и 34 к внутреннему бурту 35 ведомой шестерни 4.

Устройство работает следующим образом.

К нижнему концу устройства присоединяется ловильный инструмент (левый метчик или колокол), и спускают устройство в скважину на правых бурильных трубах до соприкосновения ловильного инструмента с верхним концом ловимого предмета. Затем дается посадка устройству, переводник 31, сжимая пружины 33 и 34, перемещается вверх. После накрытия прихваченной колонны в скважине через аварийную колонну труб прокачивают (нагнетают) промывочную жидкость, которая за счет перепада давления в дроссельной шайбе-муфте 19 создает избыточное давление. Это давление через отверстия 20 кольцевой канавки 21 и радиальное отверстие 22 поступает в поршневую полость (концентрическую расточку 13 ступенчатой втулки 2) корпуса устройства. Срабатывает поршень-шлипсодержатель 9 с раздвижными шлипс-якорями 10, т.е. раздвижные шлипс-якоря 10, перемещаясь по направляющим пазам 12 конусной втулки 11, жестко фиксируют устройство в обсадной колонне. При этом ступенчатая втулка 2 (корпус устройства) остается неподвижной. Затем колонне труб (полому валу 1) придают правое вращение. При этом одновременно с ведущей 3 шестерней, жестко связанной с полым валом, вращаются промежуточные 8 - влево, ведомая 4 - влево, а вместе с ней и переводник 31 - то же влево. Такое выполнение конструкции узла торможения (фиксации) позволяет надежно реверсировать (изменять) правое вращение колонны бурильных труб на левое вращение ловильного инструмента и произвести отворот аварийных труб.

В результате чего ловильный инструмент соединяется с прихваченной колонной труб, а ход подпружиненного переводника в нижней части ведомой шестерни 4 обеспечивает посадку инструмента и компенсацию осевого перемещения на длину резьбы в процессе отворачивания верхней прихваченной трубы.

После полного отворота трубы подвод жидкости через колонну прекращают, что приводит к возвращению раздвижных шлипс-якорей 10 с поршень-шлипсодержателями 9 в исходное (транспортное) положение с помощью возвратной пружины 16. Происходит расфиксация устройства. Затем производится извлечение устройства из скважины с отвинченной колонной.

Источники информации 1. Авторское свидетельство SU 1816841, опубл. 1993 г.

Формула изобретения

Устройство для отворачивания труб в скважине, включающее корпус, полый вал, концентрично размещенный внутри корпуса реверсивный механизм, связанный с полым валом и выполненный в виде ведущей, ведомой и промежуточной шестерен, узел торможения и взаимодействующие с ним заклинивающие плашки, отличающееся тем, что узел торможения выполнен в виде являющейся одновременно корпусом устройства, реверсивного механизма и узла торможения ступенчатой втулки, установленной концентрично полому валу с возможностью свободного вращения относительно последнего, поршня-шлипсодержателя и конусной втулки с направляющими пазами, при этом заклинивающие плашки выполнены в виде шлипс-якорей, свободно связанных между собой, ступенчатая втулка со стороны верхнего конца имеет концентрично выполненную расточку с глухим дном, в которой размещен подвижно-скользяще поршень-шлипсодержатель, конусная втулка установлена жестко в конце ступенчатой втулки на ступице, между поршень-шлипсодержателем и конусной втулкой размещены раздвижные шлипс-якоря с возможностью свободного скольжения по направляющим пазам конусной втулки, причем во внутренних расточках, выполненных в поршне-шлипсодержателе и раздвижных шлипс-якорях, между торцами поршня-шлипсодержателя и конусной втулки размещена возвратная пружина, со стороны нижнего конца в ступенчатой втулке выполнены соосные равномерно расположенные по окружности внутренние отверстия-расточки, в которых размещены промежуточные шестерни со ступицами с возможностью свободного вращения раздельно в соосных отверстиях, причем в их промежуточных отверстиях-расточках выполнены радиально расположенные окна для контакта с ведущей и ведомой шестернями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3