Патент на изобретение №2286434

(54) ОТСОЕДИНИТЕЛЬ БУРОВЫХ ШТАНГ

(57) Реферат:

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для использования при бурении скважин с противоаварийным устройством для колонкового снаряда. Устройство соединено с колонковым набором и включает корпус, элемент зацепления, жестко соединенный с корпусом, переходник, вал с левой резьбой крупного шага, жестко соединенный с корпусом фиксирующими элементами. Переходник жестко соединен с колонковым набором и валом с левой резьбой крупного шага. Элемент зацепления выполнен в виде муфты зацепления. На ее нижнем торце имеется выступ, а на верхнем торце выполнены сегменты. В месте взаимодействия муфты зацепления и переходника последний имеет сегменты с пазом между ними для обеспечения возможности вхождения в него выступа муфты зацепления. На утолщении вала выполнены пазы с возможностью вхождения в них сегментов на верхнем торце муфты зацепления. Повышается прочность и надежность, предотвращается самопроизвольный разворот штанг от колонкового набора. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для использования при бурении скважин с противоаврийным устройством для колонкового снаряда.

Известен отсоединитель буровых штанг, состоящий из ниппеля и муфты, соединенных между собой резьбой с крупным шагом. Между торцами ниппеля и муфты находится бронзовая шайба для самоуплотнения и удержания шлама в пространстве между витками резьб (см., например, Козловский Е.А. и др. Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин. Т.1, М., «Недра», 1984, стр.357).

Недостатком данного отсоединителя является ненадежность его работы. Практика работы с такими отсоединителями показала частое самопроизвольное разворачивание бурильных штанг во время спуско-подъемных операций, при расклинивании штанг в скважине и зашламовании переходника, которые составляют 20-25%.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является отсоединитель буровых штанг, имеющий правую резьбу для соединения с колонковой трубой и левую с крупным шагом отсоединительную резьбу.

Внутри корпуса и переходника профрезерованы прямоугольные пазы, в которые вставляется фиксатор, имеющий также прямоугольную форму конгруэнтную форме пазов в корпусе и переходнике. Фиксатор удерживается в рабочем положении двумя пластинчатыми пружинами, жестко соединенными с корпусом (см., например, Воздвиженский Б.И., Волков С.А. Колонковое бурение. М., «Недра», 1982, стр.348, рис.149б).

Недостатком этого отсоединителя является возможность срабатывания только от избыточного давления промывочной жидкости. При работе с воздухом или газо-жидкостными очистными агентами (пенами), которые наряду с жидкостными очистными агентами широко применяются при бурении скважин, отсоединитель не работает, так как ни воздух, ни пены практически не сжимаемы и не могут создать необходимого усилия для среза пружин. Кроме того, малый поперечный размер фиксатора часто не выдерживает кратковременных высоких крутящих усилий, возникающих при бурении трещиноватых горных пород, что приводит к самопроизвольному разворачиванию бурильных труб.

Техническим эффектом, ожидаемым от использования изобретения, является повышение прочности узла, передающего крутящий момент и осевое усилие от бурильных штанг колонковому снаряду, и предотвращение самопроизвольного разворота штанг от колонкового снаряда в процессе спуско-подьемных операций.

Указанный технический эффект достигается тем, что отсоединитель буровых штанг, соединенный с колонковым набором, состоит из корпуса, элемента зацепления, переходника и фиксирующих элементов, снабжен валом с левой резьбой крупного шага, жестко связанным с корпусом фиксирующими элементами, выполненными в виде штифтов, переходником, жестко соединенным с колонковым набором и валом с левой резьбой крупного шага, элементом зацепления, жестко соединенным с корпусом и выполненным в виде муфты зацепления, на нижнем торце которой имеется выступ, а на верхнем торце выполнены сегменты, при этом в месте взаимодействия муфты зацепления и переходника последний имеет сегменты с пазом между ними для обеспечения возможности вхождения в него выступа муфты зацепления, а на утолщении вала с левой резьбой крупного шага выполнены пазы с возможностью вхождения в них сегментов на верхнем торце муфты зацепления, при этом выступ на нижнем торце муфты зацепления и паз в переходнике конгруэнтны по форме.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид отсоединителя в рабочем положении в разрезе, на фиг.2 – сечение по В-В на фиг.3 – сечение по Б-Б и на фиг.4 – сечение по А-А, на фиг.1.

Отсоединитель состоит из корпуса 1 с замковой резьбой для соединения с буровыми штангами, вала 2 с левой резьбой крупного шага, переходника 3, муфты зацепления 4 и штифтов 5. Переходник 3, жестко соединенный с колонковым набором 6, на верхнем торце имеет паз 7, в котором размещен выступ 8, расположенный на нижнем торце муфты зацепления 4, по форме конгруэнтный пазу 7 переходника 3 (см. сечение А-А на фиг.4). Площади поперечных сечений выступа 8 муфты зацепления 4 и сегментов 9 переходника 3, образуемых при фрезеровке паза 7, передающих крутящий момент от корпуса отсоединителя 1 через муфту зацепления 4 колонковому набору 6, делаются равными. Абсолютная величина этих площадей гораздо больше площади поперечного сечения фиксатора по прототипу. В результате прочность на срез выступа 8 и сегментов 9 превышает прочность на срез у фиксатора прототипа, а следовательно, отсоединитель более надежен в работе.

На верхнем торце муфты зацепления 4, размещенной в корпусе 1 и жестко с ним соединенной резьбой, имеются сегменты 10, образованные фрезерованием паза 11 (см. сечение Б-Б на фиг.3), которые только при ликвидации прихвата колонкового набора 6 входят в пазы 12 на утолщении вала с левой резьбой 2 (см. фиг.2) после среза штифтов 5.

В рабочем положении муфта зацепления 4 находится в постоянном зацеплении с переходником 3 за счет жесткого соединения вала 2 с корпусом 1 штифтами 5, что исключает самопроизвольный разворот бурильных штанг от корпуса отсоединителя во время спуско-подьемных операций. Отсоединение устройства от колонкового набора возможно только в случае его прихвата и приложения определенного осевого усилия к штангам, направленного вверх от забоя скважины, рассчитываемого в каждом конкретном случае применительно к условиям бурения.

С целью предохранения узлов отсоединителя от попадания в них шлама в корпусе переходника 3 выполнена проточка 14, в которой размещен уплотнительный элемент 13, прижимаемый к переходнику 3 нижним торцом корпуса отсоединителя 1.

Отсоединитель работает следующим образом. Когда колонковый набор 6 оказывается прихваченным в скважине, с помощью гидросистемы бурового станка производят натяжение буровых штанг. При достаточном осевом усилии происходит срезание штифтов 5, после чего выступ 8 муфты зацепления 4 выходит из паза 7 переходника 3, а сегменты 10 муфты зацепления 4 входят в пазы 12 вала с левой резьбой 2 для передачи крутящего момента от корпуса отсоединителя 1 валу с левой резьбой 2. Затем, не ослабевая натяжку бурильных штанг, дают правое вращение и вал с левой резьбой 2 легко отворачивается от переходника 3, освобождая всю бурильную колонну от прихваченного колонкового набора.

Таким образом предлагаемое техническое решение отсоединителя имеет следующие преимущества перед известными:

– значительно увеличена несущая способность узла, передающего крутящий момент от бурильных штанг колонковому набору;

– исключается возможность самопроизвольного разворота бурильных штанг от колонкового набора при выполнении спуско-подъемных операций;

– все элементы конструкции отсоединителя надежно защищены от попадания шлама;

– значительно увеличена надежность работы отсоединителя.

Формула изобретения

1. Отсоединитель буровых штанг, соединенный с колонковым набором и включающий корпус, элемент зацепления, переходник и фиксирующие элементы, отличающийся тем, что он снабжен валом с левой резьбой крупного шага, жестко соединенным с корпусом фиксирующими элементами, переходник жестко соединен с колонковым набором и валом с левой резьбой крупного шага, элемент зацепления жестко соединен с корпусом и выполнен в виде муфты зацепления, на нижнем торце которой имеется выступ, а на верхнем торце выполнены сегменты, при этом в месте взаимодействия муфты зацепления и переходника последний имеет сегменты с пазом между ними для обеспечения возможности вхождения в него выступа муфты зацепления, а на утолщении вала с левой резьбой крупного шага выполнены пазы с возможностью вхождения в них сегментов на верхнем торце муфты зацепления.

2. Отсоединитель буровых штанг по п.1, отличающийся тем, что выступ на нижнем торце муфты зацепления и паз в переходнике конгруэнтны по форме.

3. Отсоединитель буровых штанг по п.1, отличающийся тем, что фиксирующие элементы выполнены в виде штифтов.

РИСУНКИ