Патент на изобретение №2348790

(54) ПРОТИВОАВАРИЙНЫЙ ПЕРЕВОДНИК

(57) Реферат:

Изобретение относится к противоаварийному инструменту, используемому в области бурения и эксплуатации скважин различного назначения, а именно к разъединительным устройствам, предназначенным для отсоединения свободной части колонны труб от прихваченной в скважине. Техническим результатом является упрощение конструкции, расширение области применения и сокращение затрат времени на ликвидацию аварий. Противоаварийный переводник включает верхнюю и нижнюю втулки с контактирующими торцевыми кулачками и размещенный в их полости подпружиненный сердечник с буртом под пружину на наружной поверхности. Причем сердечник и нижняя втулка соединены левой резьбой, а верхняя втулка и сердечник выполнены с узлом передачи крутящего момента, приводимого в рабочее положение путем перемещения верхней и нижней втулок одна относительно другой. При этом узел передачи крутящего момента выполнен в виде зубчатого зацепления, шлицевого соединения или конусной фрикционной пары и снабжен сигнализатором срабатывания кулачкового соединения втулок, выполненным в виде радиальных отверстий в верхней втулке, перекрытых в исходной положении буртом сердечника. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к противоаварийному инструменту, используемому в области бурения и эксплуатации скважин различного назначения, а именно к разъединительным устройствам, предназначенным для отсоединения свободной части колонны труб от прихваченной в скважине.

Известно разъединительное устройство, включающее корпус, верхний и нижний переходники, последний из которых соединен с корпусом посредством левой резьбы и стопорных пальцев, и подвижный шток с поршнем, установленный в корпусе с возможностью взаимодействия со стопорными пальцами (см. авт.св. СССР № 438774, кл. E21В 17/06, 1973 г.).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции и оставление в скважине значительного количества деталей после разъединения колонны.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является противоаварийный переводник, включающий верхнюю и нижнюю втулки с контактирующими торцевыми кулачками и размещенный в их полости подпружиненный сердечник с буртом под пружину на наружной поверхности (см. авт.св. СССР №1477895, кл. Е21В 17/06, 1986 г.).

По сравнению с аналогом в данном устройстве после его срабатывания в скважине остается только нижний переходник с клапаном, что значительно упрощает проведение дальнейших работ по ликвидации аварии.

К недостаткам прототипа следует отнести следующее:

– сложность конструкции и, как следствие этого, – малую надежность, которая усугубляется вероятностью заклинивания вкладышей в окнах ниппеля из-за значительных нагрузок, воспринимаемых ими в процессе работы;

– ограниченная область применения, связанная с невозможностью использования в случае отсутствия циркуляции очистного агента, например, при обвалах стенок скважин или «прижогах» породоразрушающего инструмента, в первую очередь, алмазных долот или коронок;

– необходимость обязательного использования бросового клапана и его последующего извлечения (в случае невозможности подъема колонны труб) для проведения дополнительных работ по ликвидации аварий, что значительно увеличивает непроизводительные затраты времени.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является упрощение конструкции, расширение области его применения и сокращение непроизводительных затрат времени на ликвидацию аварий.

Для достижения указанного технического результата в противоаварийном переводнике, включающем верхнюю и нижнюю втулки с контактирующими торцевыми кулачками и размещенный в их полости подпружиненный сердечник с буртом под пружину на наружной поверхности, согласно изобретению сердечник и нижняя втулка соединены левой резьбой, а верхняя втулка и сердечник выполнены с узлом передачи крутящего момента, приводимого в рабочее положение перемещения верхней и нижней втулок одна относительно другой.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:

– узел передачи крутящего момента выполнен в виде зубчатого зацепления, шлицевого соединения или конусной фрикционной пары;

– противоаварийный переводник снабжен сигнализатором срабатывания узла передачи крутящего момента, выполненным в виде радиальных отверстий в верхней втулке, перекрытых в исходном положении буртом сердечника.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1, 2 и 3 показаны различные варианты выполнения противоаварийного переводника.

Противоаварийный переводник включает верхнюю и нижнюю втулки 1 и 2 с торцевыми кулачками 3 для передачи крутящего момента от верхней части бурильной колонны к нижней. В полости втулок 1 и 2 размещены сердечник 4 и пружина 5, установленная между буртами 6 и 7 соответственно на внутренней поверхности верхней втулки 1 и на наружной поверхности сердечника 4. Нижняя втулка 2 и сердечник 4 выполнены с левой резьбой 8 для восприятия осевых нагрузок в процессе спуско-подъемных операций. Для развинчивания левой резьбы 8 и тем самым для разъединения колонны труб служит узел передачи крутящего момента, выполненный в виде зубчатого зацепления 9, шлицевого соединения 10 или фрикционной пары 11. Узлы передачи крутящего момента 9-11 образованы ответными конусными или цилиндрическими парами на внутренней поверхности верхней втулки 1 и наружной поверхности бурта 7 сердечника 4. Для регулирования усилия срабатывания пружины 5 может использоваться набор подкладных шайб 12 разной толщины или поджимная гайка 13. Однако в любом случае рабочий ход пружины 5 должен быть больше высоты торцевых кулачков 3, разъединение которых фиксируется сигнализатором, выполненным в виде радиальных отверстий 14. Последние в исходном положении изолированы от внутренней полости устройства, например перекрытия их буртом 7 сердечника 4. Для герметизации полости, где размещена пружина 5, используются уплотнительные кольца 15. Переводник устанавливается в бурильной колонне или другой колонне труб над предполагаемым участком прихвата.

Принцип работы противоаварийного переводника заключается в следующем. В процессе работы, например бурения, крутящий момент от наземного привода передается на расположенную ниже противоавариного перводника часть бурильной колонны через кулачковое соединение 3. При этом осевая нагрузка передается в зависимости от веса нижерасположенной части бурильной колонны через резьбовое соединение 8 или через кулачковое соединение 3. В случае аварии и необходимости разъединения колонны к ней прикладывают посредством талевой системы или домкрата направленную вверх осевую нагрузку и приводят узел передачи крутящего момента 9-11 в рабочее положение. При этом происходит расфиксация кулачкового соединения 3, высота зацепления кулачков которого меньше рабочего хода пружины 6, и открытие радиальных каналов 14, о чем свидетельствует резкое снижение давления очистного агента на манометре, установленном на нагнетательной линии бурильной колонны. Падение давления очистного агента свидетельствует о приведении узла передачи крутящего момента 9-11 в рабочее положение. После этого при правом вращении колонны осуществляют ее развинчивание по левой резьбе 8. При этом вращение верхней части колонны труб осуществляется через верхнюю втулку 1, зубчатую передачу 9 или шлицевое соединение 10 или фрикционную пару 11 и сердечник 4. После разъединения колонны в скважине от противоаварийного переводника остается только нижняя втулка 2, что значительно упрощает и ускоряет проведение дальнейших работ по ликвидации аварии. Кроме того, свободный проходной канал в переводнике позволяет производить без его подъема из скважины спуск различных приборов и взрывных устройств, например шнурковых торпед, а также осуществлять закачку специальных жидкостей, например установку нефтяных ванн через низ колонны при наличии циркуляции жидкости. В случае же ее отсутствия колонну разъединяют и после подъема свободной части приступают к ликвидации аварии с применением наиболее эффективных средств для конкретного вида прихвата колонны.

Таким образом, использование предложенного противоаварийного переводника позволит значительно снизить затраты времени на ликвидацию аварий самого различного вида, а следовательно, сократить материальные затраты и снизить стоимость буровых работ.

Формула изобретения

1. Противоаварийный переводник, включающий верхнюю и нижнюю втулки с контактирующими торцевыми кулачками и размещенный в их полости подпружиненный сердечник с буртом под пружину на наружной поверхности, отличающийся тем, что сердечник и нижняя втулка соединены левой резьбой, а верхняя втулка и сердечник выполнены с узлом передачи крутящего момента, приводимого в рабочее положение путем перемещения верхней и нижней втулок одной относительно другой, при этом переводник снабжен сигнализатором срабатывания узла передачи крутящего момента, выполненным в виде радиальных отверстий в верхней втулке, перекрытых в исходном положении буртом сердечника.

2. Противоаварийный переводник по п.1, отличающийся тем, что узел передачи крутящего момента выполнен в виде зубчатого зацепления, шлицевого соединения или конусной фрикционной пары.

РИСУНКИ