RU2231617C2

RU2231617C2 - Detaching device

Info

Publication number: RU2231617C2
Application number: RU2000127576/03A
Authority: RU
Inventors: И.П. Мельничук (RU); И.П. Мельничук; Л.Н. Думкин (RU); Л.Н. Думкин; С.С. Кузьмичев (RU); С.С. Кузьмичев; М.М. Розин (RU); М.М. Розин; Н.М. Панин (RU); Н.М. Панин
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт экономики минерального сырья и недропользования
Priority date: 2000-11-04
Filing date: 2000-11-04
Publication date: 2004-06-27

Abstract

FIELD: well boring technology.

SUBSTANCE: device has body, upper and lower adapters, first of which is connected to body by right-hand thread, and second - by left-hand thread with an assembly for its stopping and is made with a saddle for throw valve, and moveable rod located in body hollow and fixed in starting position from axial displacement and made with stepped outer and inner surfaces, the step of larger diameter of outer surface of which is located between upper and lower steps. Step of larger diameter of inner hollow of rod has diameter greater than outer diameter of upper portion of rod. Stopping assembly is made in form of radially mounted pins and spring-loaded bushing interacting with said pins, having threaded plugs, and mounted in combined channels of body and lower adapter. In starting position pins are limited in axial displacement by lower step of rod, and bushings are limited by plugs. Ends of bushings in contact with pins are made of convex form, for example, spherical, conical. Pins and channels for them are made of stepped form. Stopping assembly is placed below left-hand thread. Piston drive is greater than distance between lower end of piston and pins axis. Lower adapter is made on outer surface with thread for catching tools.

EFFECT: higher efficiency of device operation.

4 dwg

Description

Изобретение относится к противоаварийному инструменту, а именно к разъединительным устройствам, предназначенным для отсоединения свободной части колонны труб от прихваченной в скважине.The invention relates to an emergency tool, and in particular to disconnecting devices designed to disconnect the free part of the pipe string from stuck in the well.

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. 21 В 17/06, 1973 г.).A disconnecting device is known including a housing, upper and lower adapters, the last of which is connected to the housing by means of left-hand thread and locking fingers, and a movable rod with a piston mounted in the housing with the ability to interact with locking fingers (see ed. St. USSR No. 438774 Cl 21 In 17/06, 1973).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции и оставление в скважине значительного количества деталей после разъединения колонны.A disadvantage of the known device is the design complexity and the abandonment of a significant number of parts in the well after the separation of the column.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является разъединительное устройство, включающее корпус, верхний и нижний переходники, первый из которых соединен с корпусом посредством правой, а второй - посредством левой резьбы с узлом ее стопорения и выполнен с седлом под бросовый клапан, и размещенный в полости корпуса подвижный шток, зафиксированный в исходном положении от осевого перемещения и выполненный со ступенчатыми наружными и внутренними поверхностями, ступень большего диаметра наружной поверхности которого расположена между верхним и нижним ступенями, а ступень большего диаметра внутренней полости имеет диаметр больше наружного диаметра верхней части штока (см. патент России №2002026, кл. Е 21 В 17/06, 1991 г.).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a disconnecting device, comprising a housing, upper and lower adapters, the first of which is connected to the housing by means of the right, and the second by means of a left-hand thread with its locking assembly and made with a saddle for the throttle valve, and a movable rod located in the body cavity, fixed in the initial position from axial displacement and made with stepped outer and inner surfaces, a step of a larger outer diameter the surface of which is located between the upper and lower steps, and the step of a larger diameter of the inner cavity has a diameter greater than the outer diameter of the upper part of the stem (see Russian patent No.2002026, class E 21 B 17/06, 1991).

Данное устройство имеет более простую конструкцию по сравнению с аналогом и после его срабатывания в скважине остается только нижний переходник с клапаном, что значительно упрощает проведение дальнейших ловильных работ.This device has a simpler design than the analogue and after its operation in the well, only the lower adapter with the valve remains, which greatly simplifies further fishing operations.

К отрицательным сторонам прототипа можно отнести недостаточную надежность из-за невозможности использования стопорных пальцев необходимого диаметра, что имеет особое значение при бурении скважин малого диаметра, а также определенную сложность изготовления, связанную с необходимостью точного совмещения осевых отверстий для стопорных пальцев трех сопрягаемых деталей: поршня, корпуса и нижнего переходника.The negative sides of the prototype include insufficient reliability due to the inability to use retaining fingers of the required diameter, which is of particular importance when drilling small diameter wells, as well as certain manufacturing difficulties associated with the need to accurately align the axial holes for the retaining fingers of three mating parts: piston, housing and lower adapter.

Технической задачей изобретения является повышение надежности работы и упрощение технологии изготовления разъединительного устройства.An object of the invention is to increase reliability and simplify the manufacturing technology of the disconnecting device.

Указанная техническая задача решается тем, что в разъединительном устройстве, включающем корпус, верхний и нижний переходники, первый из которых соединен с корпусом посредством правой, а второй - посредством левой резьбы с узлом ее стопорения и выполнен с седлом под бросовый клапан, и размещенный в полости корпуса подвижный шток, зафиксированный в исходном положении от осевого перемещения и выполненный со ступенчатыми наружными и внутренними поверхностями, ступень большего диаметра наружной поверхности которого расположена между верхним и нижним ступенями, а ступень большего диаметра внутренней полости штока имеет диаметр больше наружного диаметра верхней части штока, согласно изобретению, узел стопорения выполнен в виде радиально установленных штифтов и взаимодействующих с ними подпружиненных втулок с резьбовыми пробками, установленных в совмещенных каналах корпуса и нижнего переходника, при этом в исходном положении штифты ограничены от осевого перемещения нижней ступенью штока, а втулки - резьбовой пробкой.The specified technical problem is solved by the fact that in the disconnecting device including the housing, the upper and lower adapters, the first of which is connected to the housing by means of the right, and the second by means of the left thread with its locking assembly and is made with a saddle under the throttle valve, and placed in the cavity housing a movable rod fixed in the initial position from axial displacement and made with stepped outer and inner surfaces, the step of a larger diameter of the outer surface of which is located between the top them and the lower steps, and the step of a larger diameter of the inner cavity of the stem has a diameter larger than the outer diameter of the upper part of the stem, according to the invention, the locking unit is made in the form of radially mounted pins and spring-loaded bushings interacting with them with threaded plugs installed in the combined channels of the housing and the lower adapter , while in the initial position, the pins are limited from axial movement by the lower step of the rod, and the sleeve by a threaded plug.

Решению поставленной задачи способствует также и то, чтоThe solution of the problem also contributes to the fact that

- торцы втулок, контактирующих со штифтами, выполнены выпуклой формы, например сферической, конической и т.д.;- the ends of the bushings in contact with the pins are made convex in shape, for example spherical, conical, etc .;

- штифты и каналы под них выполнены ступенчатой формы;- pins and channels under them are made in a stepped form;

- узел стопорения размещен ниже левой резьбы, при этом ход поршня больше расстояния от нижнего торца поршня до продольной оси штифтов;- the locking assembly is located below the left thread, while the piston stroke is greater than the distance from the lower end of the piston to the longitudinal axis of the pins;

- нижний переходник выполнен на внутренней поверхности с резьбой под ловильный инструмент.- the lower adapter is made on the inner surface with a thread under the fishing tool.

На фиг.1 изображен общий вид разъединительного устройства; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - узел стопорения в увеличенном масштабе.Figure 1 shows a General view of the disconnecting device; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a section bB in figure 1; figure 4 - node locking in an enlarged scale.

Разъединительное устройство содержит корпус 1, верхний и нижний переходники 2 и 3, шток 4 со ступенчатой наружной и внутренней поверхностями и узел фиксации. Корпус 1 выполнен с радиальными каналами 5, сообщающими надпоршневую полость 6 с затрубным пространством, сливными каналами 7, правой резьбой 8 для соединения с верхним переходником 2 и левой резьбой 9 для соединения с нижним переходником 3. Последний выполнен с седлом под бросовый клапан 10, радиальными каналами 11 и ловильной резьбой 12. Шток 4 выполнен с поршнями 13 и 14 разного диаметра, при этом поршень 13 большего диаметра размещен в полости корпуса 1, а поршень меньшего диаметра - в полости нижнего переходника 3. Шток 4 при спуске и работе инструмента зафиксирован от осевого перемещения вверх подпружиненными стопорами 15 и установлен с возможностью перекрытия радиальных сливных каналов 7 и 11, совмещенных между собой и образующих сигнальное приспособление для определения момента срабатывания разъединительного устройства. Узел стопорения левой резьбы 9 включает несколько штифтов 16 ступенчатой формы, количество которых выбирается в зависимости от передаваемого крутящего момента, и взаимодействующих с ними подпружиненных втулок 17 с резьбовыми пробками 18, размещенных в совмещенных каналах 19 и 20 ступенчатой формы соответственно корпуса 1 и нижнего переходника 3. При этом длина штифтов 16 выбирается больше толщины стенки нижнего переходника 3 в плоскости расположения узла стопорения, а длина ступени большого диаметра штифтов 16 должна быть меньше длины ступени большого диаметра канала 20, в котором штифт утапливается при срабатывании разъединительного устройства. При этом штифты 16 перемещаются в радиальных каналах 19 и 20 под действием втулок 17, опирающихся на пружины 21, усилие которых регулируется резьбовыми пробками 18. Вершина 22 подпружиненных втулок 17 имеет выпуклую форму, например в виде конуса, сферы и т.д. Сливные каналы 7, 11 и каналы 19 и 20 узла стопорения расположены в одной плоскости и могут быть выполнены одинаковыми, что позволит при необходимости использовать в зависимости от условий применения различное количество стопорных узлов. Узел стопорения расположен ниже левой резьбы 9, при этом расстояние h₁ между нижним торцом поршня 14 и плоскостью расположения узла стопорения выбирается меньше хода h₂ штока 4.The disconnecting device comprises a housing 1, upper and lower adapters 2 and 3, a rod 4 with stepped outer and inner surfaces and a fixing unit. The housing 1 is made with radial channels 5, communicating the over-piston cavity 6 with the annulus, drain channels 7, right-hand thread 8 for connecting to the upper adapter 2 and left-hand thread 9 for connecting to the lower adapter 3. The latter is made with a seat under the dump valve 10, radial channels 11 and fishing thread 12. The rod 4 is made with pistons 13 and 14 of different diameters, while the piston 13 of a larger diameter is placed in the cavity of the housing 1, and the piston of a smaller diameter in the cavity of the lower adapter 3. The rod 4 during descent and operation of the tool nta is fixed from axial upward movement by spring-loaded stoppers 15 and is mounted with the possibility of overlapping radial drain channels 7 and 11, combined with each other and forming a signal device for determining the moment of operation of the disconnecting device. The locking unit of the left-hand thread 9 includes several pins 16 of a stepped shape, the number of which is selected depending on the transmitted torque, and spring-loaded bushings 17 interacting with them, with threaded plugs 18, located in the combined channels 19 and 20 of the stepped shape of the housing 1 and lower adapter 3, respectively . In this case, the length of the pins 16 is selected to be greater than the wall thickness of the lower adapter 3 in the plane of the locking assembly, and the step length of the large diameter of the pins 16 should be less than the length of the step Olsha bore diameter 20, in which the pin is recessed at operation of the disconnecting device. In this case, the pins 16 are moved in the radial channels 19 and 20 under the action of the bushings 17, which are supported by the springs 21, the force of which is regulated by the threaded plugs 18. The top 22 of the spring-loaded bushings 17 has a convex shape, for example, in the form of a cone, sphere, etc. Drain channels 7, 11 and channels 19 and 20 of the locking unit are located in the same plane and can be made the same, which will allow, if necessary, to use, depending on application conditions, a different number of locking units. The locking assembly is located below the left thread 9, while the distance h ₁ between the lower end of the piston 14 and the plane of the locking assembly is selected less than the stroke h _{2 of the} rod 4.

Монтаж устройства осуществляют в следующей последовательности. Вначале соединяют корпус 1 с нижним переходником 3 посредством левой резьбы 9 с совмещением их радиальных каналов 7 и 11 и 19 и 20. После этого устанавливают шток 4 и фиксируют его относительно корпуса 1 подпружиненными стопорами 15. После этого производят монтаж узлов стопорения и присоединяют верхний переходник 2. В собранном виде разъединительное устройство включают в состав компоновки бурового инструмента над турбобуром, колонковым снарядом или другой частью компоновки, имеющей наибольший диаметр. В процессе бурения крутящий момент передается через верхний переходник 2, корпус 1, штифты 16 и нижний переходник 3. В случае прихвата инструмента через колонну труб сбрасывают легко разрушаемый клапан 10, который перекрывает проходной канал нижнего переходника 3. Под давлением промывочной жидкости шток 4 с поршнями 13 и 14 поднимается вверх, вытесняя через каналы 5 находящуюся в надпоршневой полости 6 промывочную жидкость. После подъема поршня 14 на высоту – h₁ открываются совмещенные каналы 7 и 11, что фиксируется на поверхности резким падением давления и служит сигналом о срабатывании устройства. Одновременно с открытием каналов 7 и 11 происходит расфиксация корпуса 1 и нижнего переходника 3 штифтами 16, которые под действием подпружиненных втулок 17 смещаются в радиальном направлении и утапливаются в радиальных каналах 20 нижнего переходника 3. После этого вращением бурильной колонны вправо производят разъединение устройства по левой резьбе 9. При этом благодаря выполнению втулок 17 с выпуклой вершиной 22 обеспечивается свободное разъединение устройства и при разном ходе втулок 17. После разъединения колонны, что определяется уменьшением веса на крюке, все элементы устройства, кроме нижнего переходника 3 с штифтами 16 и клапаном 10, вместе с бурильной колонной поднимаются на поверхность.Installation of the device is carried out in the following sequence. First, the housing 1 is connected to the lower adapter 3 by means of the left-hand thread 9 with the alignment of their radial channels 7 and 11 and 19 and 20. After that, the rod 4 is installed and fixed relative to the housing 1 by the spring-loaded stoppers 15. After that, the locking assemblies are mounted and the upper adapter is connected 2. Assembled, the disconnecting device is included in the composition of the drilling tool above the turbodrill, core drill or other part of the arrangement having the largest diameter. During drilling, the torque is transmitted through the upper adapter 2, the housing 1, pins 16 and the lower adapter 3. In the event of a tool sticking through the pipe string, the easily destructible valve 10, which closes the passage channel of the lower adapter 3, is released. Under pressure of the flushing fluid, the rod 4 with pistons 13 and 14 rises, forcing through the channels 5 the flushing fluid located in the over-piston cavity 6. After raising the piston 14 to a height of h ₁ , the combined channels 7 and 11 open, which is fixed on the surface by a sharp drop in pressure and serves as a signal about the operation of the device. Simultaneously with the opening of channels 7 and 11, the casing 1 and the lower adapter 3 are unlocked by pins 16, which, under the action of the spring-loaded bushings 17, are displaced in the radial direction and are sunk in the radial channels 20 of the lower adapter 3. Then, by turning the drill string to the right, the device is disconnected on the left-hand thread 9. In this case, due to the execution of the bushings 17 with a convex peak 22, free separation of the device is ensured even with different stroke of the bushings 17. After the separation of the column, which is determined reduced By taking the weight on the hook, all elements of the device, except the lower adapter 3 with pins 16 and valve 10, together with the drill string, rise to the surface.

Предложенная конструкция разъединителя позволяет использовать независимо от диаметра скважины стопорные штифты 16 необходимого диаметра, что гарантирует возможность передачи значительного крутящего момента без деформации штифтов 16 и тем самым повышает надежность работы устройства. Этому способствует и выполнение торцов штифтов 16 выпуклой формы, а каналов 19 и 20 ступенчатой формы, предохраняющих штифты 16 и втулки 17 от выпадения после разъединения колонны.The proposed design of the disconnector allows you to use the locking pins 16 of the required diameter, regardless of the diameter of the well, which guarantees the possibility of transmitting significant torque without deformation of the pins 16 and thereby increases the reliability of the device. This contributes to the implementation of the ends of the pins 16 of a convex shape, and the channels 19 and 20 of a stepped shape, protecting the pins 16 and the sleeve 17 from falling out after separation of the column.

Расположение узла фиксации ниже левой резьбы 9 способствует уменьшению габаритов устройства, т.к. в этом случае разъединение устройства достигается при минимальном ходе поршня 14. Расположение узла фиксации и сливных каналов 7 и 11 в одной плоскости и одинаковое их выполнение позволяет регулировать в широких пределах величину передаваемого крутящего момента и одновременно получить сигнал о готовности устройства к разъединению. Наличие ловильной резьбы 12 в нижнем переходнике 3 позволяет осуществлять быстрое соединение с прихваченной частью бурильной колонны, спускаемой совместно с другими вспомогательными устройствами (яссами, вибраторами и т.д.) для ликвидации аварии.The location of the fixation unit below the left thread 9 helps to reduce the dimensions of the device, because in this case, the separation of the device is achieved with a minimum piston stroke 14. The location of the fixing unit and the drain channels 7 and 11 in the same plane and their identical implementation allows you to adjust the transmitted torque over a wide range and at the same time receive a signal that the device is ready for separation. The presence of fishing thread 12 in the lower adapter 3 allows for quick connection with the stuck part of the drill string, lowered together with other auxiliary devices (jars, vibrators, etc.) to eliminate the accident.

Все это позволяет повысить надежность и эффективность работы разъединительного переходника.All this allows you to increase the reliability and efficiency of the disconnect adapter.

Claims

1. Disconnecting device, comprising a housing, upper and lower adapters, the first of which is connected to the housing by means of the right, and the second by means of a left-hand thread with a locking assembly and is made with a saddle for the throttle valve, and a movable rod located in the cavity of the housing, fixed in initial position from axial movement and made with stepped outer and inner surfaces, a step of a larger diameter of the outer surface of which is located between the upper and lower steps, and the step of a larger diameter The inner cavity of the stem has a diameter larger than the outer diameter of the upper part of the stem, characterized in that the locking assembly is made in the form of radially mounted pins and spring-loaded bushings interacting with them, with threaded plugs installed in the combined channels of the housing and the lower adapter, while in the initial position the pins limited from axial movement by the lower stage of the rod, and the sleeve by plugs.

2. The disconnecting device according to claim 1, characterized in that the ends of the bushings in contact with the pins are made convex, for example, spherical, conical, etc.

3. The disconnecting device according to claim 1, characterized in that the pins and channels under them are made in a stepped form.

4. The disconnecting device according to claim 1, characterized in that the locking unit is located below the left thread, while the piston stroke is greater than the distance from the lower end of the piston to the axis of the pins.

5. The disconnecting device according to claim 1, characterized in that the lower adapter is made on the inner surface with a thread for a fishing tool.