Инструмент для избирательного соединения или разъединения компонентов скважинной рабочей колонны - заявка 2015141607 на патент на изобретение в РФ

1. Инструмент для избирательного соединения или разъединения компонентов скважинной рабочей колонны, содержащий приводной вал (3) и кожух (21, 22) соединяющийся с приводным валом (3), причем кожух содержит первую часть (22) и вторую часть (21), соединенные с возможностью разъединения друг с другом, отличающийся тем, что инструмент дополнительно содержит трансмиссионные средства (52-54) соединенные с приводным валом (3), причем трансмиссионные средства выполнены с возможностью избирательного соединения или разъединения частей (21), (22) кожуха с помощью вращения приводного вала (3).
2. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что трансмиссионные средства (52-54) выполнены так, что вращение приводного вала (3) обуславливает продольное перемещение одной из частей (21), (22) кожуха или функционального элемента (104) для соединения или разъединения частей кожуха, и части (22), (21) кожуха соединяются или разъединяются в результате аксиального перемещения.
3. Инструмент по п. 1 или 2, отличающийся тем, что содержит кинематическую пару, которая подобрана так, что аксиальное перемещение проходит в течение заданного времени до разъединения частей кожуха.
4. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что содержит зубчатый редуктор.
5. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что трансмиссионное средство содержит зубчатый механизм, выполненный для избирательной передачи крутящего момента приводного вала (3) на одну из частей (21, 54) кожуха, причем зубчатый механизм содержит выходной элемент (53) зубчатой передачи у которого резьбовой участок (108) соединен с резьбовым участком (107) функционального элемента (104) для соединения или разъединения частей кожуха, при этом результатом вращения выходного элемента (53) зубчатой передачи является аксиальное перемещение функционального элемента (104).
6. Инструмент по п. 5, отличающийся тем, что зубчатый механизм содержит волновую зубчатую передачу, имеющую эталонный зубчатый элемент (54), который закреплен на или выполнен интегрально с частью (21) кожуха, входной зубчатый элемент (52) закрепленный на приводном валу (3), и выходной зубчатый элемент (53), при этом результатом вращения входного зубчатого элемента (52) относительно эталонного зубчатого элемента (54) является вращение выходного зубчатого элемента (53) передачи.
7. Инструмент по п. 5 или 6, отличающийся тем, что первая часть (22) кожуха и вторая часть (21, 54) кожуха содержат комплект разнесенных вдоль продольной оси первых приемных углублений (101) и комплект разнесенных вдоль продольной оси вторых приемных углублений (102), соответственно, при этом соединенные части (22), (21) кожуха находятся в относительном положении, причем первые углубления (101) и вторые углубления (102) совмещены в поперечном направление, и инструмент дополнительно содержит:
множество перемещающихся соединительных элементов (103), причем каждый соединительный элемент связан с соответствующей парой совмещенных первого (101) и второго углубления (102), и является избирательно устанавливаемым в соединяющем положении, причем он проходит в оба совмещенные углубления (101), (102) связанной с ним пары, тем самым предотвращая относительное продольное перемещение элементов кожуха, и разъединяющем положении, где он не проходит в оба совмещенные углубления (101), (102) пары, и
функциональный элемент (104) для избирательной установки соединительных элементов (103) в соединяющее положение или обеспечения перемещения соединительных элементов (103) в разъединяющее положение, так что части (22), (21) кожуха соединяются или разъединяются.
8. Инструмент по п. 7, отличающийся тем, что функциональный элемент (104) продольно перемещается между удерживающим положением, в котором удерживает каждый соединительный элемент (103) в соответствующем соединяющем положении, и высвобождающим положением, в котором соединительным элементам (103) обеспечена возможность перемещаться или быть перемещенными в разъединяющее положение.
9. Инструмент по п. 8, отличающийся тем, что функциональный элемент (104) содержит комплект разнесенных вдоль продольной оси третьих приемных углублений (101'), так что, когда функциональный элемент (104) установлен в высвобождающее положение, каждое третье углубление (101') совмещено с соответствующей парой совмещенных первого углубления (101) и второго углубления (102), и соединительным элементам (103) обеспечена возможность перемещаться или быть перемещенными в разъединяющее положение, в котором они удалены из первых углублений и проходят в совмещенные второе углубление (102) и третье углубление (101').
10. Инструмент по п. 7, отличающийся тем, что первые приемные углубления являются поперечными углублениями (101) в первой части (22) кожуха, вторые приемные углубления являются отверстиями (102) во второй части (21, 54) кожуха, соединительные элементы (103) являются блоками, подходящими для соответствующего совмещения с отверстием (102) и углублением (101), и третьи приемные углубления являются углублениями (101') в функциональном элементе (104).
11. Инструмент по любому из п. 7, отличающийся тем, что каждая пара совмещенных первых приемных углублений (101) и вторых приемных углублений (102) образует приемное пространство, ограниченное по меньшей мере одной наклонной концевой поверхностью, при этом соединительный элемент (103), когда установлен в соединяющее положение, поперечно перемещается к своему разъединяющему положению, когда сила, действующая в продольном направлении, толкает соединительный элемент в упор с наклонной поверхностью, сила возникает в результате действия силы тяжести и/или результате относительного продольного перемещения частей кожуха.
12. Инструмент по п. 5, отличающийся тем, что содержит соединительный элемент (110), который избирательно перемещается между соединяющим положением и разъединяющим положением, при этом приводной вал (3) и одна из частей (21) кожуха соединяются и разъединяются, соответственно.
13. Инструмент по п. 12, отличающийся тем, что соединительный элемент (110) перемещается в пространстве (201), которое сообщается с каналом (200) прохода текучей среды инструмента через по меньшей мере одно отверстие (119), инструмент дополнительно содержит пружинный элемент (116), поджимающий соединительный элемент (110) к его соединяющему положению, и функциональную компоновку (112, 114, 116) для избирательного открытия или закрытия отверстия (119), так что, когда отверстие (119) открыто, текучей среде, проходящей в канал (200) прохода текучей среды, обеспечен вход в пространство (200) через отверстие (119), тем самым передается сила на соединительный элемент (110), результатом является его перемещение в разъединяющее положение, и, когда отверстие (119) закрыто, соединительный элемент (110) перемещается в соединяющее положение пружинным элементом (116).
14. Инструмент по п. 13, отличающийся тем, что функциональная компоновка (112, 114, 116) содержит:
втулку (112) установленную внутри канала (200) прохода текучей среды, втулка (112) перемещается между закрывающим положением, в котором она закрывает отверстие (119), и открывающим положением, в котором она оставляет отверстие (119) открытым,
изделие (114), вставляемое в канал (200) прохода текучей среды,
ловушку (113) для захвата и удержания изделия (114) в канале (200),
пружинный элемент (115), поджимающий перемещающуюся втулку (112) к ее закрывающему положению,
причем функциональная компоновка (112, 114, 116) выполнена так, что, когда текучая среда проходит в канал (200) прохода текучей среды, вставление изделия (114) и полученное в результате положение в ловушке (113) влияет на давление текучей среды в канале (200) так, что втулка (112) перемещается в открывающее положение, и когда изделие (114) не установлено в ловушке (113), втулка (112) перемещается в закрывающее положение пружинным элементом (115).
15. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что части кожуха выполнены с возможностью вращения относительно друг друга вокруг общей оси вращения, части кожуха сцеплены вместе с помощью кинематической пары, выполненной с возможностью преобразования относительного вращения частей кожуха в продольное перемещение частей кожуха относительно друг друга и относительно общей оси вращения, и трансмиссия, выполнена с возможностью избирательной передачи вращения приводного вала по меньшей мере на одну из частей кожуха, при этом создавая относительное вращение частей кожуха и получающееся в результате относительное продольное перемещение частей кожуха.
16. Инструмент по п. 15, отличающийся таким исполнением, что одна часть кожуха остается стационарной во время относительного вращения, и другая часть кожуха вращается вокруг оси вращения.
17. Инструмент по п. 15 или 16, отличающийся тем, что трансмиссия включает в себя блокирующее средство для избирательного блокирования или разблокирования по меньшей мере одной части кожуха для сдерживания или обеспечения вращения части кожуха относительно приводного вала (3), при этом инструмент выполнен с возможностью работать в блокированном режиме, в котором блокирующее средство блокирует по меньшей мере одну часть кожуха с приводным валом, а трансмиссия является сцепленной, в результате части кожуха могут вращаться, как блок с приводным валом, так что крутящий момент и вращение с приводного вала могут передаваться на нужное оборудование рабочей колонны.
18. Инструмент по п. 15, отличающийся тем, что трансмиссия включает в себя разобщающее средство, для разобщения или сцепления трансмиссии, соответственно, выключения или включения передачи от приводного вала на часть кожуха через трансмиссию, при этом инструмент выполнен с возможностью работать в режиме отворачивания, в котором блокирующее средство приводится в действие и часть кожуха, ранее блокированная с приводным валом, освобождается от него, т.e. часть кожуха разблокируется для вращения относительно другой части кожуха, а трансмиссия остается сцепленной, при этом крутящий момент и вращение с приводного вала могут передаваться через трансмиссию, обеспечивая относительное вращение частей кожуха.
19. Инструмент по п. 18, отличающийся тем, что кинематическая пара и трансмиссия взаимно расположены так, что в режиме отворачивания, вращение приводного вала в одном направлении обуславливает перемещение одной части кожуха от другой части кожуха и в итоге разъединения от последней, и при этом результатом вращения приводного вала в противоположном направлении является реверсирование относительного вращения частей кожуха, так что части кожуха перемещаются аксиально друг к другу и повторно соединяются.
20. Инструмент по п. 7, отличающийся тем, что выполнен с возможностью работы в режиме повторного соединения, в котором:
блокирующее средство блокирует по меньшей мере одну часть кожуха с приводным валом, а трансмиссия разобщается, в результате часть кожуха, блокированная с приводным валом, может вращаться, как блок с приводным валом, и вращение и крутящий момент передаются напрямую с приводного вала на данную часть кожуха,
одна часть кожуха остается стационарной в скважине, а другая часть кожуха является вращаемой напрямую приводным валом, при этом относительное вращение частей кожуха преобразуется в относительное аксиальное перемещение частей кожуха с помощью кинематической пары.
21. Инструмент по п. 15, отличающийся тем, что трансмиссия содержит волновую зубчатую передачу, содержащую волнообразователь, гибкое зубчатое колесо и наружное зубчатое колесо, при этом одно из волнообразователя, гибкого зубчатого колеса и наружного зубчатого колеса служит вращающимся входным компонентом и другое из волнообразователя, гибкого зубчатого колеса и наружного зубчатого колеса служит вращающимся выходным компонентом; и при этом волновая зубчатая передача соединяется с приводным валом так, что результатом вращения приводного вала является относительное вращение частей кожуха.
22. Инструмент по п. 21, в котором волнообразователь волновой зубчатой передачи соединен с приводным валом и таким образом служит вращающимся входным компонентом, и гибкое зубчатое колесо и наружная шестерня каждое соединено с одной из частей кожуха, и одно из гибкого зубчатого колеса и наружного зубчатого колеса служит вращающимся выходным компонентом, так что волновая зубчатая передача работает в качестве редуктора и мультипликатора крутящего момента.
23. Инструмент по п. 16, отличающийся тем, что волнообразователь волновой зубчатой передачи соединен с приводным валом, наружная шестерня соединена с частью кожуха, которая остается стационарной во время относительного вращения, и гибкое зубчатое колесо служит вращающимся выходным компонентом и соединено с частью кожуха, которая вращается вокруг оси вращения относительно стационарной части кожуха, при этом приводной вал и гибкое зубчатое колесо вращаются в противоположных направлениях.
24. Инструмент по п. 15, отличающийся тем, что кинематическая пара и/или трансмиссия являются регулируемыми, так что относительное аксиальное смещение частей кожуха происходит в течение требуемого времени разъединения до расцепления частей кожуха.
25. Инструмент по любому из пп. 21-23, отличающийся тем, что разобщающее средство обеспечено выполнением волнообразователя и гибкого зубчатого колеса, аксиально перемещаемыми относительно друг друга для сцепления или расцепления.
26. Инструмент по п. 25, отличающийся тем, что гибкое зубчатое колесо включает в себя секцию входного патрубка в виде раструба для приема и направления волнообразователя в сцепление с гибким зубчатым колесом, причем секция входного патрубка в виде раструба выполнена так, что волнообразователь расцеплен с гибким зубчатым колесом, когда установлен в секции входного патрубка в виде раструба.
27. Инструмент по п. 17, отличающийся тем, что блокирующее средство содержит исполнительный механизм, выполненный с возможностью переключения блокирующего средства между блокированным и разблокированным режимами, исполнительный механизм является приводимым в действие с индикацией состояния, в котором оборудование рабочей колонны становится стационарным и обуславливает разблокирование блокирующего механизма.
28. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что первая часть (22) кожуха соединена с расположенной сверху рабочей колонной, и вторая часть (21) кожуха соединена с компоновкой низа рабочей колонны.
29. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит средство обнаружения перехода второй части кожуха в стационарное состояние.
30. Скважинная рабочая колонна, отличающаяся тем, что содержит инструмент для избирательного соединения или разъединения компонентов рабочей колонны по любому из пп. 1-29.
31. Способ разъединения расположенной сверху рабочей колонны от прихваченной расположенной снизу рабочей колонны или прихваченной компоновки низа рабочей колонны, отличающийся тем, что применяется инструмент по любому из пп. 1-29.
Наверх