RU2648369C1

RU2648369C1 - Sub locking assembly (embodiments)

Info

Publication number: RU2648369C1
Application number: RU2017106797A
Authority: RU
Inventors: Андрей Васильевич Бабиков; Николай Дмитриевич Деркач; Илья Валериевич Злобин; Дмитрий Леонидович Селянский; Алексей Сергеевич Абызов; Андрей Михайлович Гуркин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "НГТ"
Priority date: 2017-03-01
Filing date: 2017-03-01
Publication date: 2018-03-26
Also published as: WO2018160095A1

Abstract

FIELD: soil or rock drilling.

SUBSTANCE: group of inventions refers to drilling equipment. Locking mechanism of the sub is fixed between the supports and contains a tubular thrust, in the cavity of which there is an annular insert with thrust grooves. In each groove there is a rotatable spring-loaded lock pawl. Slots are formed on the outer surface of the shaft. Rings, in the holes of which the ends of the pivot axis of the pawls are positioned, are connected to the tubular thrust and on both sides adjoin the ends of the annular insert, which is made with slots on its inner surface sitting on the shaft slots. Upper conical connection of the body is made as an outwardly widening conical trumpet with a thread on the inner surface. External thread is made on the outer surface of the lower conical connection of the body. As per the first embodiment, the bottom surface of each pawl is made of two parts, one of which is shorter than the other one, thus forming a vertex facing outward. In the working position, the pawl is supported by its long surface on the surface of the groove of the annular insert. In the non-operating position, the pawl is supported by the short surface on the surface of the groove and in this pawl position a continuous annular gap is formed between its upper surface and the surface of the annular insert. As per the second embodiment, the bottom surface of each pawl is made flat and in the working position it rests with its lower flat surface on the surface of the groove of the annular insert. In the non-operating position, a continuous annular gap is formed between its lower flat surface and the surface of the annular insert, and the depth of the groove of the tubular thrust is greater than the thickness of the pawl disposed therein.

EFFECT: increase in the life of the sub locking assembly is ensured.

6 cl, 22 dwg

Description

Данные технические решения относятся к буровой технике, в частности к бурильным колоннам, оснащенными турбобурами и средствами защиты валов от поломок. Технические решения касаются средств соединения статора двигателя с его ротором, которые осуществляют избирательно передачу крутящего момента от статора скважинного инструмента на ротор и исключают поломки в случаях прихвата бурового долота, а также обеспечивают эффективное освобождение долота от прихвата.These technical solutions relate to drilling equipment, in particular to drill columns equipped with turbodrills and means of protecting shafts from breakage. Technical solutions relate to the means of connecting the stator of the engine with its rotor, which selectively transmit torque from the stator of the downhole tool to the rotor and eliminate breakdowns in cases of sticking of the drill bit, and also provide effective release of the bit from the stick.

Переводник стопорный представляет собой отдельный узел, который устанавливается сверху на турбинную секцию турбобура и соединяется с верхней частью вала турбобура (турбинной секции), при этом вал стопорного переводника соединяется с валом турбинной секции через конусно-шлицевую муфту. Стопорный механизм переводника позволяет вращаться валу в одном правом направлении. В случае прихвата долота, при вращении бурильных труб в указанном направлении, вал переводника стопорного механизма блокируется. В этом случае вращение вала турбинной секции осуществляется через стопорный механизм, торсион и вал шпинделя и, далее, вращение передается на долото, при этом прихват долота устраняется.The locking sub is a separate unit that is mounted on top of the turbine section of the turbo-drill and is connected to the upper part of the turbo-drill shaft (turbine section), while the shaft of the locking sub is connected to the shaft of the turbine section through a conical-splined coupling. The locking mechanism of the sub allows the shaft to rotate in one right direction. In case of sticking the bit, when the drill pipe rotates in the indicated direction, the shaft of the sub of the locking mechanism is blocked. In this case, the rotation of the shaft of the turbine section is carried out through the locking mechanism, the torsion bar and the spindle shaft and, further, the rotation is transmitted to the bit, while the sticking of the bit is eliminated.

В случае прихвата долота поломка валов исключается путем введения защиты, которая расположена в стопорном переводнике. Защита обеспечивает проворачивание стопорного механизма в корпусе стопорного переводника при достижении предельного момента вращения на валу.In case of sticking the bit, shaft breakage is excluded by introducing protection, which is located in the locking sub. Protection provides rotation of the locking mechanism in the housing of the locking sub when the maximum torque on the shaft is reached.

Известна муфта для соединения ротора со статором в забойном двигателе, содержащем корпус, вал и заклинивающие элементы, отличающаяся тем, что с целью увеличения ресурса муфта снабжена сепаратором, установленным на валу, каждый заклинивающий элемент снабжен фиксатором с осью, установленной в сепараторе, а корпус выполнен с пазами под фиксаторы (SU 737615 А, 30.05.1980).A known coupling for connecting the rotor to the stator in a downhole motor comprising a housing, a shaft and jamming elements, characterized in that in order to increase the life of the coupling is equipped with a separator mounted on the shaft, each jamming element is equipped with a latch with an axis mounted in the separator, and the housing is made with grooves for locks (SU 737615 A, 05/30/1980).

Известен запирающий механизм сцепления для избирательной передачи крутящего момента от статора скважинного инструмента к ротору скважинного инструмента, который включает в себя, по меньшей мере, один фиксирующий кулачок, расположенный на роторе, в котором, по меньшей мере, один фиксирующий кулачок содержит путь нагрузки, по меньшей мере, одну ось поворота, и центр масс, в котором, по меньшей мере, один фиксирующий кулачок смещен в сцепленном положении с помощью смещающего устройства, в котором, по меньшей мере, один фиксирующий кулачок передает усилие от статора к ротору, в направлении пути нагрузки, когда кулачок находится в сцепленном положении, и при этом центробежная сила отклоняет, по крайней мере, одну собачку в положении расцепления, когда ротор вращается выше скорости расцепления (US 2011214963 А1, 2011.09.08).Known locking clutch mechanism for the selective transmission of torque from the stator of the downhole tool to the rotor of the downhole tool, which includes at least one locking cam located on the rotor, in which at least one locking cam contains a load path at least one pivot axis and a center of mass in which at least one locking cam is biased in the engaged position by means of a biasing device in which at least one locking cam is it exerts force from the stator to the rotor in the direction of the load path when the cam is in the engaged position, and the centrifugal force deflects at least one dog in the disengaged position when the rotor rotates above the disengagement speed (US 2011214963 A1, 2011.09.08 )

В описании заявки GB 2055927 А содержится устройство бурильной колонны, позволяющей долоту вращаться на холостом ходу и передавать вращение через бурильную колонну, которая может иметь большую длину. Тем не менее, при бурении ствола скважины с помощью инструмента такого типа, существует много примеров, в которых оператор может вращать его медленнее, но с большим вращающим моментом, чем это возможно с забойными двигателями. Например, это имеет место при освобождении застрявшего долота, или в рассверливании диаметра ствола скважины, больше диаметра, с которым долото вошло в скважину. Кроме того, оператор может повернуть долото медленно, чтобы предотвратить его повреждение или, когда он начинает операцию фрезерования. Буровой инструмент турбобура приводится в движение циркуляцией бурового раствора и в этой связи он плохо приспособлен для выполнения указанных дополнительных операций, так как вал косвенно соединен с корпусом.GB 2055927 A contains a drill string device that allows the bit to rotate at idle and transmit rotation through the drill string, which may be of great length. However, when drilling a wellbore using this type of tool, there are many examples in which the operator can rotate it more slowly, but with more torque than is possible with downhole motors. For example, this occurs when the stuck bit is released, or when the diameter of the wellbore is drilled larger than the diameter with which the bit entered the well. In addition, the operator can rotate the bit slowly to prevent damage to it or when it starts a milling operation. The drilling tool of a turbo-drill is set in motion by circulation of the drilling fluid and in this regard, it is poorly adapted to perform these additional operations, since the shaft is indirectly connected to the housing.

Техническим результатом изобретения по заявке GB 2055927 А является создание инструмента такого типа, который может быть селективно включен в действие для поворота долота на медленной скорости и с высоким крутящим моментом, Другой задачей изобретения является создание такого инструмента, который может быть использован исключительно посредством манипулирования бурильной колонной на поверхности и, более конкретно, автоматически в ответ на приложение крутящего момента к валу.The technical result of the invention according to the application GB 2055927 A is the creation of a tool of this type that can be selectively activated to rotate the bit at a slow speed and high torque. Another object of the invention is to create such a tool that can be used exclusively by manipulating the drill string on the surface and, more specifically, automatically in response to the application of torque to the shaft.

Технический результат по заявке достигается также тем, что бурильная колонна содержит бурильный инструмент и турбинный двигатель, причем предусмотрен способ работы инструмента при бурении скважины. Вал инструмента может быть повернут либо путем приведения в действие турбины двигателя во время нормальной работы при бурении или путем применения крутящего момента на бурильную колонну средством поворота в подвешенном состоянии инструмента при выполнении определенных операций, причем способ требует малых оборотов вращения вала с высоким крутящим моментом. В бурильной колонне использована односторонняя муфта, установленная между корпусом инструмента и валом турбины для вращения вала в одном направлении, например, по часовой стрелке, что позволяет передать вращение на корпус, чтобы вращать вал, когда турбина находится в нерабочем состоянии вследствие прихвата инструмента в скважине. В этом случае бурильная колонна и корпус вращаются в направлении вращения вала. Муфта установлена в бурильной колонне под турбодвигателем - между ним и рабочим инструментом. Работает муфта в одном направлении вращения. Если собачка находится в выемке ротора - то осуществляется вращение ротора. Если собачка находится в выемках ротора и статора, то вал вращается вместе с ротором (GB 2055927 А, 11.03.1981).The technical result of the application is also achieved by the fact that the drill string contains a drilling tool and a turbine engine, and a method for operating the tool when drilling a well is provided. The tool shaft can be rotated either by activating the engine turbine during normal operation during drilling or by applying torque to the drill string by means of rotation in the suspended state of the tool during certain operations, the method requiring low revolutions of the shaft with high torque. The drill string uses a one-way clutch installed between the tool body and the turbine shaft to rotate the shaft in one direction, for example, clockwise, which allows rotation to be transmitted to the body to rotate the shaft when the turbine is inoperative due to the tool being stuck in the well. In this case, the drill string and body rotate in the direction of rotation of the shaft. The coupling is installed in the drill string under the turbo engine - between it and the working tool. The coupling works in one direction of rotation. If the dog is in the recess of the rotor, then the rotor rotates. If the dog is in the grooves of the rotor and stator, then the shaft rotates with the rotor (GB 2055927 A, 03/11/1981).

Из другого источника известно устройство для соединения статора с ротором в забойном двигателе, содержащее две кулачковые полумуфты, одна из которых неподвижно закреплена на статоре, а другая выполнена в виде ходовой гайки, размещенной на роторе, и эластичную втулку, отличающееся тем, что, с целью автоматического соединения статора с ротором без остановки последнего и прекращения циркуляции промывочной жидкости, втулка жестко закреплена на статоре и выполнена с наклонными шлицами, а ходовая гайка с винтовыми выступами, выполненными на ее наружной поверхности и взаимодействующими со шлицами втулки (SU 473792 А, 15.06.1975).From another source, a device is known for connecting a stator to a rotor in a downhole motor, comprising two cam coupling halves, one of which is fixedly mounted on the stator, and the other is made in the form of a driving nut located on the rotor, and an elastic sleeve, characterized in that, for the purpose of automatic connection of the stator with the rotor without stopping the latter and stopping the circulation of flushing fluid, the sleeve is rigidly fixed to the stator and is made with inclined slots, and the running nut with screw protrusions made on e e the outer surface and interacting with the splines of the sleeve (SU 473792 A, 06/15/1975).

Известна муфта одностороннего сцепления, содержащая пластинчатый кулачок с кулачковыми поверхностями на угловом расстоянии друг от друга вокруг центральной оси, коромысло пластины, включая карманы на угловом расстоянии друг от друга вокруг центральной оси, каждый карман включает поверхность, имеющую ось поворота, расположенную внутри кармана, множество коромысел, каждое из которых расположено в кармане для поворота вокруг оси поворота в направлении и в сторону от кулачковых поверхностей. Каждое коромысло имеет центр масс, расположенный по отношению к оси поворота, когда коромысло задвинуто в карман на удалении от кулачковых поверхностей таким образом, что острый угол, образованный между первой линией, которая проходит в радиальном направлении от центральной оси, проходящей через ось вращения, и второй линией, проходящей через центр масс и оси вращения равен или меньше двадцати градусов. Муфта имеет также пружины, опирающиеся на качающуюся пластину. Указанный острый угол находится в диапазоне от нуля градусов до двадцати градусов. Центр масс расположен по отношению к оси вращения так, что при вращении качающейся пластины вокруг центральной оси каждое коромысло смещается под действием центробежной силы по направлению к кулачковым поверхностям. Центр масс расположен по отношению к оси вращения так, что при вращении качающейся пластины вокруг центральной оси каждое коромысло смещается под действием центробежной силы от кулачковых поверхностей. Во втором варианте муфта одностороннего сцепления содержит пластинчатый кулачок с кулачковыми поверхностями на угловом расстоянии друг от друга вокруг центральной оси, при этом пластинчатое коромысло, простирается в радиальном направлении как внутреннее кольцо, включая карманы на угловом расстоянии друг от друга вокруг центральной оси, каждый карман включает поверхность, имеющую ось поворота, расположенную внутри кармана, пластина кулачка выполнена в виде радиального наружного кольца, окружающего качающуюся пластину, в том числе имеются кулачковые поверхности на угловом расстоянии друг от друга вокруг центральной оси, и обращенных к карманам; муфта имеет множество коромысел, каждое коромысло расположено в кармане на оси поворота в направлении и в сторону от кулачковых поверхностей, каждая коромысло имеет центр масс, расположенный по отношению к оси поворота, для смещения коромысла в карман от кулачковых поверхностей таким образом, что острый угол, образованный между первой линией, которая проходит в радиальном направлении от центральной оси, проходящей через ось вращения и второй линией, проходящей через центр масс и осью вращения, равна или меньше двадцати градусов. Муфта одностороннего сцепления содержит кулачок - пластину в виде радиально внутреннего кольца с кулачковыми поверхностями на угловом расстоянии друг от друга вокруг центральной оси; коромысло - пластину, образованную радиально наружным кольцом, опоясывающим кулачковую шайбу, в том числе карманы угловых частей, раздельные вокруг центральной оси перед криволинейными поверхностями, в каждом кармане расположена ось; муфта имеет множество коромысел, каждое коромысло расположено в кармане, имеет ось поворота для поворота коромысла в направлении и в сторону от кулачковых поверхностей, каждое коромысло имеет центр масс, расположенный относительно оси поворота, коромысло установлено с возможностью его втягивания в карман в сторону от кулачковой поверхности таким образом, что угол, образованный между первой линией, которая проходит в радиальном направлении от центральной оси, проходящей через ось вращения и второй линии, проходящей через центр масс и оси вращения равна или меньше на двадцать градусов (US 2006021841 А1, 02.02.2006 с прототипом US 5954174 А, 21.09.1999).A one-way clutch is known, comprising a plate cam with cam surfaces at an angular distance from each other around the central axis, a beam of the plate, including pockets at an angular distance from each other about the central axis, each pocket includes a surface having a pivot axis located inside the pocket, a plurality rocker arm, each of which is located in the pocket for rotation around the axis of rotation in the direction and away from the cam surfaces. Each rocker arm has a center of mass located relative to the axis of rotation when the rocker arm is pushed into the pocket away from the cam surfaces so that an acute angle formed between the first line that extends radially from the central axis passing through the axis of rotation, and the second line passing through the center of mass and the axis of rotation is equal to or less than twenty degrees. The clutch also has springs resting on a swing plate. The indicated acute angle is in the range from zero degrees to twenty degrees. The center of mass is located relative to the axis of rotation so that when the swinging plate rotates around the central axis, each rocker shifts under the action of centrifugal force towards the cam surfaces. The center of mass is located relative to the axis of rotation so that when the swinging plate rotates around the central axis, each beam is displaced under the action of centrifugal force from the cam surfaces. In the second embodiment, the one-way clutch includes a plate cam with cam surfaces at an angular distance from each other around the central axis, while the plate rocker extends radially as an inner ring, including pockets at an angular distance from each other around the central axis, each pocket includes a surface having a pivot axis located inside the pocket, the cam plate is made in the form of a radial outer ring surrounding the swing plate, including cam surfaces are provided at an angular distance from each other around the central axis, and facing the pockets; the clutch has many rockers, each rocker is located in a pocket on the axis of rotation in the direction and away from the cam surfaces, each rocker has a center of mass located relative to the axis of rotation, to move the rocker into the pocket from the cam surfaces in such a way that there is an acute angle, formed between the first line that runs radially from the central axis passing through the axis of rotation and the second line passing through the center of mass and the axis of rotation is equal to or less than twenty degrees. The one-way clutch contains a cam - a plate in the form of a radially inner ring with cam surfaces at an angular distance from each other around the central axis; rocker arm - a plate formed by a radially outer ring encircling the cam washer, including pockets of angular parts, separate around a central axis in front of curved surfaces, an axis is located in each pocket; the clutch has many rockers, each rocker is located in a pocket, has an axis of rotation for turning the rocker in the direction and away from the cam surfaces, each rocker has a center of mass located relative to the axis of rotation, the rocker is mounted with the possibility of drawing it into the pocket away from the cam surface so that the angle formed between the first line that runs radially from the central axis passing through the axis of rotation and the second line passing through the center of mass and rotation is equal to or less than twenty degrees (US 2006021841 A1, 02.02.2006 with the prior art US 5,954,174 A, 21.09.1999).

Известно средство защиты от перегрузки крутящего момента, которое характеризуется тем, что содержит наружную трубу передачи вращения, устройство защиты от перегрузки, узел подшипника, уплотнительный узел и выходной вал. Устройство защиты от перегрузки содержит центральный вал, верхний сплайн, нижнее устройство передачи, пружину, стопорную гайку и верхнюю часть, при этом нижнее устройство передачи, пружина и стопорная гайка соосны с центральной осью. Крутящий момент передается между верхним и нижним частями через шлицы передачи. Наружная труба соединена с устройством защиты от перегрузки, нижняя часть устройства последовательно соединена с подшипниковым узлом и герметизирующим узлом, а центральный вал соединен с выходным валом. Из-за скольжения контактных поверхностей между верхней и нижней частями устройства, значение крутящего момента контролируется путем усилия сжатия пружины. Крутящий момент при вращении превышает установленное значение момента перегрузки. Внутреннее вращение достигается в случае чрезмерного момента сопротивления скважинного инструмента, связанного с центральным валом, при этом поломка исключается. Когда крутящий момент на валу не превышает установленного крутящего момента размыкания, крутящий момент может передаваться непрерывно для завершения работы устройства (CN 105569562 А, 11.05.2016).Known means of protection against torque overload, which is characterized by the fact that it contains an outer tube for transmitting rotation, an overload protection device, a bearing assembly, a sealing assembly and an output shaft. The overload protection device comprises a central shaft, an upper spline, a lower transmission device, a spring, a lock nut and an upper part, while the lower transmission device, a spring and a lock nut are aligned with the central axis. Torque is transmitted between the upper and lower parts through the transmission splines. The outer pipe is connected to an overload protection device, the lower part of the device is connected in series with the bearing assembly and the sealing assembly, and the central shaft is connected to the output shaft. Due to the sliding of the contact surfaces between the upper and lower parts of the device, the torque value is controlled by the compression force of the spring. The rotation torque exceeds the set value of the overload torque. Internal rotation is achieved in the event of an excessive resistance moment of the downhole tool associated with the central shaft, with the breakage being excluded. When the torque on the shaft does not exceed the set breaking torque, the torque can be transmitted continuously to complete the operation of the device (CN 105569562 A, 05/11/2016).

Известно средство стопорения корпуса двигателя или турбины на роторном валу в случае прихвата долота, описанное в заявке US 20040251051 А1, 16.12.2004.Known means of locking the housing of the engine or turbine on the rotor shaft in the case of sticking bits, described in the application US 20040251051 A1, 12/16/2004.

Данное известное средство, по сути стопорный переводник, расположен в верхней части турбинной секции, и он конструктивно является неотъемлемой частью этой секции. Это известное средство относится к скважинным инструментам, оно обеспечивает избирательность разъемного соединения со скважинным буровым снарядом, при этом средство предусматривает способ его работы. В одном из вариантов осуществления изобретения, средство имеет первый корпус и второй корпус, установленные с возможностью их относительного вращения, общую часть для использования при формировании избирательного разъемного соединения между вторым корпусом и частью узла, соединенного с вторым корпусом, один или множество блокирующих элементов для фиксации первого и второго корпусов относительно друг друга, исключающей их относительное вращение, с тем, чтобы передать момент вращения через первый корпус и освободить разъемное соединения с целью отделения инструмента от части средства. Для активизации этого средства сбрасывают с поверхности земли в колонну труб шарики, проталкивают их путем прокачивания бурового раствора до момента попадания шариков в стопорный механизм переводника.This known tool, essentially a locking sub, is located in the upper part of the turbine section, and it is structurally an integral part of this section. This well-known tool relates to downhole tools, it provides the selectivity of a detachable connection with a downhole drill, and the tool provides a method for its operation. In one embodiment of the invention, the means has a first housing and a second housing mounted for relative rotation, a common part for use in forming a selective detachable connection between the second housing and part of a node connected to the second housing, one or a plurality of locking elements for fixing the first and second cases relative to each other, excluding their relative rotation, so as to transmit the moment of rotation through the first case and to release the detachable connected ia in order to separate the tool from part of the tool. To activate this tool, balls are dropped from the surface of the earth into the pipe string, they are pushed by pumping drilling fluid until the balls get into the locking mechanism of the sub.

Известное средство стопорения предусматривает сложный способ его использования, который является сравнительно трудоемким: необходимо отвернуть ведущую буровую трубу, причем стык труб в момент прихвата долота может находиться на неопределенной высоте от поверхности буровой. При этом имеет место большая трудоемкость извлечения из трубы фильтра с последующим завинчиванием трубы обратно для подключения насоса. При этом, после указанных операций, турбобур требует ремонта, что снижает его ресурс.Known means of locking provides a complex method of its use, which is relatively time-consuming: it is necessary to unscrew the lead drill pipe, and the pipe joint at the time of sticking the bit may be at an undefined height from the surface of the drill. In this case, there is a great laboriousness of extracting the filter from the pipe with the subsequent screwing of the pipe back to connect the pump. Moreover, after these operations, the turbodrill requires repair, which reduces its resource.

В случае прихвата долота в скважине известное средство стопорения не исключает необходимость поворота долота посредством внешней силы, поскольку он выполнен заодно с корпусом турбобура (статором) и его валом (ротором), что связано с большой трудоемкостью запуска турбобура в работу в случае прихвата долота в скважине. При этом указанные действия приводят к невозможности установки и замене турбобура на буровой. В известном стопорном средстве стопорный механизм является неотъемлемой частью забойного двигателя и расположен в нижней части двигателя или в его верхней части. Такой стопорный механизм невозможно снять и заменить на буровой, причем для замены переводника необходима полная разборка забойного двигателя, что снижает его ресурс.In the case of sticking a bit in the well, the well-known means of locking does not exclude the need for turning the bit by external force, since it is made at the same time with the turbodrill body (stator) and its shaft (rotor), which is associated with the great complexity of starting the turbodrill in operation in case of sticking the bit in the well . Moreover, these actions lead to the inability to install and replace the turbodrill with a drill. In the known locking means, the locking mechanism is an integral part of the downhole motor and is located in the lower part of the engine or in its upper part. Such a locking mechanism cannot be removed and replaced with a drill, and to replace the sub, complete disassembly of the downhole motor is necessary, which reduces its service life.

Из патентной документации известна также стопорная муфта для селективной передачи крутящего момента от статора скважинного инструмента на ротор скважинного инструмента, содержащая, по меньшей мере, одну стопорную собачку храпового механизма, расположенную на роторе, при этом, по меньшей мере, одна стопорная собачка храпового механизма содержит путь нагружения, по меньшей мере, одну ось поворота и центр масс. При этом, по меньшей мере, одна стопорная собачка храпового механизма выполнена с возможностью отклонения в сцепленное положение смещающим механизмом, при этом, по меньшей мере, одна стопорная собачка храпового механизма передает силу со статора на ротор, когда они находятся в сцепленном положении, а центробежная сила поджимает, по меньшей мере, одну стопорную собачку храпового механизма в расцепленное положение, когда ротор вращается со скоростью выше скорости расцепления. По меньшей мере, одна стопорная собачка храпового механизма выполнена с возможностью поворота от сцепленного положения в расцепленное положение вокруг, по меньшей мере, одной оси поворота. По меньшей мере, одна стопорная собачка храпового механизма выполнена с возможностью находиться в сцепленном положении, когда суммарная скорость вращения ротора не больше скорости вращения статора и меньше скорости расцепления. По меньшей мере, одна стопорная собачка храпового механизма выполнена с возможностью задерживать движение храповым механизмом, когда суммарная скорость вращения ротора больше скорости вращения статора и меньше скорости расцепления, при этом скорость сцепления может быть одинакова со скоростью расцепления, при этом скорость сцепления меньше скорости расцепления. В стопорной муфте имеется смещающий механизм, содержащий торсионные пружины. В стопорной муфте торсионные пружины подобраны для перемещения, по меньшей мере, одной стопорной собачки храпового механизма в сцепленное положение, когда ротор вращается медленнее скорости сцепления. В стопорной муфте смещающий механизм может содержать поток текучей среды, направленной поперек, по меньшей мере, одной стопорной собачки храпового механизма. При этом скважинный инструмент может являться винтовым гидравлическим забойным двигателем или являться турбинным гидравлическим забойным двигателем, или являться электродвигателем. При этом в стопорной муфте статор может быть закреплен на бурильной колонне для вращения вместе с ней. В стопорной муфте ротор содержит множество соответствующих выемок, выполненных с возможностью приема стопорных собачек храпового механизма, когда они находятся в сцепленном положении. В стопорной муфте внутренний диаметр статора содержит множество стопорных V-образных канавок, выполненных с возможностью приема переднего конца, по меньшей мере, одной стопорной собачки храпового механизма. В стопорной муфте передний конец, по меньшей мере, одной стопорной собачки храпового механизма выполнен с возможностью задерживать движение храповым механизмом поперек стопорных V-образных канавок, когда ротор вращается со скоростью больше скорости статора, но меньше скорости расцепления. В стопорной муфте передний конец, по меньшей мере, одной стопорной собачки храпового механизма выполнен с возможностью сцепления с одной из стопорных V-образных канавок, когда ротор вращается со скоростью меньше или равной скорости вращения статора. В стопорной муфте, по меньшей мере, одна стопорная собачка храпового механизма содержит материал с плотностью выше, чем у стали. В стопорной муфте стопорная собачка храпового механизма содержит динамическую (подвижную) ось поворота. В стопорной муфте динамическая ось поворота перемещается из первого положения во второе положение на основе изменения скорости вращения ротора (RU 2471954 С2, 20.10.2012 - прототип).A locking clutch is also known from the patent documentation for selectively transmitting torque from the stator of the downhole tool to the rotor of the downhole tool, comprising at least one ratchet stop dog located on the rotor, and at least one ratchet stop dog contains the loading path of at least one axis of rotation and the center of mass. At the same time, at least one locking dog of the ratchet mechanism is adapted to be biased into the engaged position by the biasing mechanism, while at least one locking dog of the ratchet mechanism transmits force from the stator to the rotor when they are in the engaged position and the centrifugal the force compresses at least one locking dog of the ratchet mechanism to the disengaged position when the rotor rotates at a speed above the disengagement speed. At least one locking dog of the ratchet mechanism is rotatable from an engaged position to an uncoupled position around at least one pivot axis. At least one locking dog of the ratchet mechanism is configured to be in an engaged position when the total rotor speed is not greater than the stator rotation speed and less than the trip speed. At least one locking dog of the ratchet mechanism is configured to delay the movement of the ratchet mechanism when the total rotor speed is greater than the stator rotation speed and less than the disengagement speed, while the clutch speed can be the same with the disengagement speed, while the clutch speed is less than the disengagement speed. The locking clutch has a biasing mechanism containing torsion springs. In the locking sleeve, torsion springs are selected to move at least one locking dog of the ratchet mechanism to the engaged position when the rotor rotates more slowly than the clutch speed. In the locking sleeve, the biasing mechanism may comprise a fluid flow directed across at least one locking dog of the ratchet mechanism. In this case, the downhole tool may be a hydraulic downhole motor or a turbine hydraulic downhole motor or an electric motor. In this case, the stator can be mounted on the drill string in the retainer for rotation with it. In the stop clutch, the rotor comprises a plurality of corresponding recesses adapted to receive the stop dogs of the ratchet mechanism when they are in the engaged position. In the lock sleeve, the inner diameter of the stator comprises a plurality of lock V-grooves configured to receive the front end of at least one lock dog of the ratchet mechanism. In the locking sleeve, the front end of the at least one locking dog of the ratchet mechanism is configured to inhibit the movement of the ratchet mechanism across the locking V-grooves when the rotor rotates at a speed greater than the stator speed, but less than the uncoupling speed. In the locking sleeve, the front end of the at least one locking dog of the ratchet mechanism is adapted to engage with one of the locking V-grooves when the rotor rotates at a speed less than or equal to the speed of rotation of the stator. In the locking sleeve, at least one locking dog of the ratchet mechanism contains material with a density higher than that of steel. In the locking sleeve, the locking dog of the ratchet mechanism comprises a dynamic (movable) pivot axis. In the locking clutch, the dynamic axis of rotation moves from the first position to the second position based on the change in rotor speed (RU 2471954 C2, 10.20.2012 - prototype).

В патенте RU 2471954 С2 предусмотрен способ селективной передачи крутящего момента от статора забойного бурового двигателя на ротор забойного бурового двигателя, при этом способ, представленный в формуле изобретения, по существу описывает работу стопорной муфты. Способ характеризуется последовательностью действий: сначала размещают муфту между статором и ротором, при этом муфта содержит, по меньшей мере, одну стопорную собачку храпового механизма, поворачивающуюся вокруг оси поворота между сцепленным положением и расцепленным положением. Далее осуществляют поворот, по меньшей мере, одной стопорной собачки храпового механизма из сцепленного положения в расцепленное положение под действием центробежной силы, когда скорость ротора превышает скорость расцепления. Затем осуществляют поворот, по меньшей мере, одной стопорной собачки храпового механизма из расцепленного положения в сцепленное положение, когда скорость ротора падает ниже скорости расцепления. Передают крутящий момент от статора на ротор забойного бурового двигателя через путь нагружения, по меньшей мере, одной стопорной собачки храпового механизма, когда она находится в рабочем положении. В способе смещающие элементы поджимают, по меньшей мере, одну стопорную собачку храпового механизма в сцепленное рабочее положение (RU 2471954 С2, 20.10.2012 - прототип). Аналогичное устройство описано в патенте US 8776915, 15.07.2014 по заявке US 20110214963 А1, 08.09.2011.Patent RU 2471954 C2 provides a method for selectively transmitting torque from a stator of a downhole drilling motor to a rotor of a downhole drilling motor, the method presented in the claims essentially describes the operation of the stop clutch. The method is characterized by a sequence of actions: first, a clutch is placed between the stator and the rotor, while the clutch contains at least one ratchet locking dog that rotates around the axis of rotation between the engaged position and the disengaged position. Next, rotate at least one locking dog of the ratchet mechanism from the engaged position to the disengaged position under the action of centrifugal force when the rotor speed exceeds the disengagement speed. Then, at least one locking dog of the ratchet is rotated from the disengaged position to the engaged position when the rotor speed falls below the disengagement speed. The torque is transmitted from the stator to the rotor of the downhole drilling motor through the loading path of at least one stop dog of the ratchet mechanism when it is in the working position. In the method, the biasing elements push at least one locking dog of the ratchet mechanism into an engaged working position (RU 2471954 C2, 10.20.2012 - prototype). A similar device is described in patent US 8776915, 07/15/2014 according to the application US 20110214963 A1, 09/08/2011.

В патенте RU 2471954 С2 представлен анализ методов бурения скважин, упомянут недостаток бурения с гидравлическим забойным двигателем, когда вращение бурильной колонны бывает прихвачено (остановлено сопротивлением вращению) и перемещение бурильной колонны продолжается с использованием гидравлического забойного двигателя. Во время таких периодов бурильная колонна скользит в стволе скважины по мере бурения и не имеет вращения, предотвращающего прихват колонны в пласте. Бурильная колонна может вращаться с относительно низкой скоростью для предотвращения прихвата бурильной колонны в стволе скважины, а приводной вал гидравлического забойного двигателя (ротора), установленный над компоновкой, может осуществлять привод бурового долота с высокой скоростью. При этом гидравлический забойный двигатель преобразует энергию бурового раствора под высоким давлением в механическую энергию вращения бурового долота, пример которого приведен в патенте US 4187918. В винтовом забойном двигателе буровые растворы под давлением, проходящие через ствол бурильной колонны, входят в контакт со статором и ротором так, что создают результирующий крутящий момент на роторе, который затем передается на буровое долото. Гидравлические забойные двигатели отличаются низкой скоростью и высоким крутящим моментом, передаваемым на буровое долото. Такие двигатели подходят для использования с шарошечными коническими долотами и долотами с поликристаллическими алмазными вставками.In the patent RU 2471954 C2, an analysis of well drilling methods is presented, the disadvantage of drilling with a hydraulic downhole motor is mentioned when the rotation of the drill string is seized (stopped by rotation resistance) and the movement of the drill string continues using the hydraulic bottom hole motor. During such periods, the drill string slides in the wellbore as it drills and does not rotate to prevent the string from sticking in the formation. The drill string can rotate at a relatively low speed to prevent the drill string from sticking in the wellbore, and the drive shaft of the hydraulic downhole motor (rotor) mounted above the assembly can drive the drill bit at high speed. In this case, the hydraulic downhole motor converts the energy of the drilling fluid under high pressure into the mechanical energy of rotation of the drill bit, an example of which is given in US Pat. that create the resulting torque on the rotor, which is then transmitted to the drill bit. Hydraulic downhole motors are characterized by low speed and high torque transmitted to the drill bit. Such motors are suitable for use with cone and chisel bits with polycrystalline diamond inserts.

В турбинных гидравлических забойных двигателях используют одну или несколько турбинных силовых секций для создания крутящего момента на буровом долоте. Каждая силовая секция состоит из неподвижных лопаток статора и компоновки ротора, содержащей вращающиеся лопатки, механически соединенные с валом ротора. Предпочтительно, силовые секции имеют такое исполнение, что лопатки ступеней статора направляют поток бурового раствора на соответствующие лопасти ротора для создания вращения. Вал ротора, который может являться моноблочным или может содержать два или больше соединенных валов, таких как гибкий вал и выходной вал, концом соединяется с долотом и осуществляет его привод. Высокоскоростной поток бурового раствора, подаваемый на лопатки ротора, создает вращение ротора и бурового долота относительно статора. Турбинные гидравлические забойные двигатели отличаются высокой скоростью и низким крутящим моментом, передаваемым на буровое долото. Вследствие высокой скорости выход мощности турбинного гидравлического забойного двигателя является подходящим для долот с алмазными резцами. При этом статор двигателя бурильной колонны связан с колонной и вращается с одной с ней скоростью.In turbine hydraulic downhole motors, one or more turbine power sections are used to generate torque on the drill bit. Each power section consists of fixed stator vanes and a rotor assembly containing rotating vanes mechanically connected to the rotor shaft. Preferably, the force sections are configured such that the blades of the stator stages direct the flow of drilling fluid to the respective rotor blades to create rotation. The rotor shaft, which may be monoblock or may contain two or more connected shafts, such as a flexible shaft and an output shaft, is connected to the bit by the end and drives it. The high-speed mud flow supplied to the rotor blades creates a rotation of the rotor and the drill bit relative to the stator. Turbine hydraulic downhole motors are characterized by high speed and low torque transmitted to the drill bit. Due to the high speed, the output of the turbine hydraulic downhole motor is suitable for diamond bits. In this case, the stator of the drill string motor is connected to the string and rotates at the same speed with it.

Вместе с тем, поскольку турбинные гидравлические двигатели отличаются низким крутящим моментом на выходе, буровые долота, прикрепленные к ним, более подвержены прихвату, когда сталкиваются с некоторыми пластами. Такое происходит, когда сопротивление вращению долота, становится больше крутящего момента, который способны создавать лопатки двигателя. В случае прихвата бурового долота во время "роторного" бурения, при котором бурильную колонну вращают и используют для привода долота. Обычной практикой является приложение большого крутящего момента на бурильную колонну для освобождения бурового долота. Вместе с тем, в колоннах, в которых используют забойные двигатели, вращение между ротором и статором может предотвращать передачу крутящего момента от бурильной колонны на буровое долото. В результате, единственным крутящим моментом, который может передаваться на прихваченное буровое долото для освобождения долота, является крутящий момент, который способен создавать гидравлический забойный двигатель. Поскольку турбинные гидравлические забойные двигатели создают относительно низкий крутящий момент, они могут быть неспособны проворачивать прихваченное буровое долото.However, since turbine hydraulic motors have low output torque, drill bits attached to them are more prone to sticking when they come across some formations. This happens when the resistance to rotation of the bit becomes greater than the torque that the engine blades are capable of creating. In the case of sticking the drill bit during the "rotary" drilling, in which the drill string is rotated and used to drive the bit. It is common practice to apply high torque to the drill string to release the drill bit. However, in drill strings using downhole motors, rotation between the rotor and stator can prevent the transmission of torque from the drill string to the drill bit. As a result, the only torque that can be transmitted to the stuck drill bit to release the bit is the torque that the hydraulic downhole motor can create. Because turbine hydraulic downhole motors produce relatively low torque, they may not be able to rotate a stuck drill bit.

В прототипе по сути представлена муфта одностороннего вращения, имеющая средство автоматического соединения ротора со статором, когда корпус вращается, а долото застревает, причем указанное средство обеспечивает свободное вращение ротора, когда скорость долота больше скорости статора. Данное устройство, однако, не обеспечивает предотвращения трения средства стопорения о ротор или статор во время нормальной работы - когда долото не прихвачено и вал вращается с большей скоростью, чем корпус двигателя. При этом стопорящее средство подвержено быстрому абразивному износу и потере функциональных возможностей, если не изолировано от внешней среды и при этом не защищено от абразивного воздействия бурового раствора при относительно высоких скоростях турбин и некоторых высокоскоростных гидравлических забойных двигателей.The prototype essentially represents a one-way coupling having means for automatically connecting the rotor to the stator when the body rotates and the bit is stuck, and this means provides free rotation of the rotor when the bit speed is greater than the stator speed. This device, however, does not prevent the locking means from rubbing against the rotor or stator during normal operation - when the bit is not stuck and the shaft rotates at a faster speed than the motor housing. In this case, the locking agent is subject to rapid abrasive wear and loss of functionality, if not isolated from the external environment and is not protected from abrasive drilling mud at relatively high speeds of turbines and some high-speed hydraulic downhole motors.

В изобретении RU 2471954 С2 предусмотрены способ и средства предотвращения прихвата бурового долота и его освобождения от прихвата. Предусмотрена возможность использования крутящего момента от бурильной колонны на статор забойного двигателя и затем от статора двигателя на ротор, при этом исключены дополнительные действия с бурильной колонной и расходом раствора. В результате, если долото прихвачено и статор свободен для вращения, то специальным средством соединяют статор с ротором двигателя, а когда ротор вращается со скоростью, превышающей скорость вращения статора. Указанным средством отсоединяют статор от ротора. Для выполнения этих действий в изобретении RU 2471954 С2 использована стопорная муфта для избирательной передачи крутящего момента от статора на соединенный со скважинным инструментом ротор. Муфта содержит стопорные собачки, поворотно закрепленные на роторе, при этом каждая собачка имеет направление нагружения, ось поворота и центр ее массы, под влиянием которой к собачке приложен момент ее поворота относительно центра массы. Каждая собачка отклоняется в сцепленное положение механизмом ее поворота относительно оси поворота, она передает силу момента вращения со статора на ротор в направлении нагружения, когда находится в сцепленном с ними положении. При вращении стопорной муфты центробежная сила поворачивает каждую стопорную собачку относительно оси ее крепления и переводит ее в расцепленное положение в случае, когда ротор вращается со скоростью, преодолевающей силу сцепления собачки с ротором и статором. В этом положении собачка выходит из зацепления со статором.In the invention RU 2471954 C2, a method and means are provided for preventing sticking of a drill bit and its release from sticking. It is possible to use torque from the drill string to the stator of the downhole motor and then from the stator of the motor to the rotor, while additional actions with the drill string and flow rate of the solution are excluded. As a result, if the bit is tacked and the stator is free to rotate, then the stator is connected with the rotor of the engine using a special tool, and when the rotor rotates at a speed exceeding the speed of rotation of the stator. The specified means disconnect the stator from the rotor. To perform these actions, the invention RU 2471954 C2 used a lock-up clutch for selectively transmitting torque from the stator to a rotor connected to the downhole tool. The coupling contains locking dogs rotatably mounted on the rotor, each dog having a loading direction, a pivot axis and a center of mass thereof, under the influence of which the moment of its rotation relative to the center of mass is applied to the dog. Each dog deviates into an engaged position by the mechanism of its rotation relative to the axis of rotation, it transfers the force of the torque from the stator to the rotor in the direction of loading, when it is in an engaged position. When the locking sleeve rotates, the centrifugal force rotates each locking dog relative to the axis of its attachment and puts it in the disengaged position when the rotor rotates at a speed that overcomes the dog’s adhesion to the rotor and stator. In this position, the dog disengages from the stator.

В патенте RU 2471954 С2, в случае прихвата долота в скважине стопорный переводник не исключает необходимость поворота долота посредством внешней силы, поскольку он выполнен заодно с корпусом турбобура и его валом, что связано с большой трудоемкостью запуска турбобура в работу. При этом указанные действия приводят к невозможности установки и замене турбобура на буровой. В известном стопорном переводнике стопорный механизм является неотъемлемой частью забойного двигателя. Такой стопорный механизм невозможно снять и заменить на буровой, причем для замены переводника необходима полная разборка забойного двигателя и переводника, что снижает их ресурс. Упомянутые операции существенно повышают также трудоемкость монтажно-демонтажных работ.In the patent RU 2471954 C2, in the case of a sticking of a bit in the well, the stop sub does not exclude the need for turning the bit by external force, since it is made integral with the turbodrill body and its shaft, which is associated with the great complexity of putting the turbodrill into operation. Moreover, these actions lead to the inability to install and replace the turbodrill with a drill. In the known locking sub, the locking mechanism is an integral part of the downhole motor. Such a locking mechanism cannot be removed and replaced with a drill, and to replace the sub, complete disassembly of the downhole motor and sub is necessary, which reduces their resource. Mentioned operations also significantly increase the complexity of installation and dismantling.

В патенте RU 2471954 С2 в месте расположения стопорного переводника, последний оказывает отрицательное влияние на надежность устройства и его ресурс, так как вход каждой собачки в зацепление с корпусом и ее выход из зацепления связан с существенным износом собачек и контактирующих с ними рабочих поверхностей, что приводит к необходимости частой его замены и демонтажа колонны. Указанный износ происходит в результате сравнительно большой концентрации напряжений при пиковых значениях нагрузок в зонах выемок в корпусе под располагаемые в них собачки и в зонах крепления собачек к кольцам (фланцам 206 и 234) устройства, описанного в указанном патенте. Другим недостатком известного переводника по указанному патенту является его неудовлетворительный ресурс работы в тяжелых условиях, в среде буровой жидкости, соли которого и абразивные частицы отрицательно влияют на соединения переводника, имеющие зазоры. К таким зазорам относятся зазор между концом каждой оси собачки и поверхностями отверстий, выполненных в собачках 208 и фланцах 206, 234 (фиг. 2в, описание патента RU 2471954 С2), а также зазоры между витками пружины 214 кручения, посредством которой собачка возвращается в исходное нерабочее положение. Данные зазоры обеспечивают небольшие угловые смещения трущихся поверхностей витков пружины относительно друг друга, а также угловые смещения поверхности оси относительно поверхностей указанных отверстий. Вследствие этого в указанных зазорах накапливаются наслоения частиц и солей бурового раствора, что в результате выводит переводник из работоспособного состояния преждевременно до момента его износа, так как собачки и пружины оказываются заблокированными отложениями бурового раствора.In the patent RU 2471954 C2 at the location of the locking sub, the latter has a negative impact on the reliability of the device and its resource, since the entry of each dog into engagement with the housing and its disengagement is associated with significant wear on the dogs and their working surfaces in contact, which leads to the need for frequent replacement and dismantling of the column. The specified wear occurs as a result of a relatively high concentration of stresses at peak loads in the recess areas in the housing for the dogs located in them and in the areas where the dogs are attached to the rings (flanges 206 and 234) of the device described in this patent. Another disadvantage of the known sub according to the said patent is its unsatisfactory resource under severe conditions, in the environment of drilling fluid, salts of which and abrasive particles adversely affect the joints of the sub having gaps. Such gaps include the gap between the end of each axis of the dog and the surfaces of the holes made in the dogs 208 and flanges 206, 234 (Fig. 2B, patent specification RU 2471954 C2), as well as the gaps between the turns of the torsion spring 214, by which the dog returns to the original inoperative position. These gaps provide small angular displacements of the friction surfaces of the coil of the spring relative to each other, as well as angular displacements of the axis surface relative to the surfaces of these holes. As a result of this, gaps of particles and salts of the drilling fluid accumulate in the indicated gaps, which, as a result, removes the sub from a working state prematurely before its wear, since the dogs and springs are blocked by the drilling mud deposits.

Также имеет место неудовлетворительная форма каждой собачки, в связи с тем, что торцовые рабочие поверхности 232 и 240 (фиг. 2 с описания патента RU 2471954 С2) неудовлетворительно взаимодействуют с наклонными рабочими поверхностями каждого соответствующего зуба ротора 202 (фиг. 3 и 4, описание патента RU 2471954 С2). Это связано с тем, что собачки с указанными рабочими закругленными поверхностями выполнены для облегчения входа во взаимодействие с соответствующими закругленными вогнутыми рабочими поверхностями ротора 202 и наклонными рабочими поверхностями статора 204 (фиг. 3, описание патента RU 2471954 С2). Торцовые рабочие поверхности каждой собачки взаимодействуют также с плоскими наклонными участками каждого зуба ротора. В результате каждая собачка в ее рабочем положении под нагрузкой имеет возможность скольжения своими закругленными торцовыми поверхностями по наклонным участкам зуба ротора, его наклонным поверхностям и по рабочим наклонным поверхностям статора 204. В случае проскальзывания рабочих поверхностей по рабочим поверхностям ротора и статора нагрузка передается на ось крепления собачки, причем эта нагрузка имеет изгибающий характер и является причиной изгиба оси собачки. При длительной эксплуатации переводника указанные причины приводят к смещению собачек из их проектного положения, что является причиной поломки осей, заклиниванию собачек и сокращению ресурса работы переводника.There is also an unsatisfactory shape of each dog, due to the fact that the end working surfaces 232 and 240 (Fig. 2 from the description of the patent RU 2471954 C2) unsatisfactorily interact with the inclined working surfaces of each corresponding tooth of the rotor 202 (Fig. 3 and 4, description patent RU 2471954 C2). This is due to the fact that dogs with the specified working rounded surfaces are made to facilitate entry into interaction with the corresponding rounded concave working surfaces of the rotor 202 and the inclined working surfaces of the stator 204 (Fig. 3, description of patent RU 2471954 C2). The end faces of each dog also interact with the flat inclined sections of each rotor tooth. As a result, each dog in its working position under load has the ability to slide its rounded end surfaces along the inclined sections of the rotor tooth, its inclined surfaces and along the working inclined surfaces of the stator 204. In the event of slipping of the working surfaces along the working surfaces of the rotor and stator, the load is transferred to the axis of attachment dogs, and this load has a bending character and is the cause of the bend of the axis of the dog. With long-term operation of the sub, these causes lead to the displacement of the dogs from their design position, which causes a breakdown of the axles, jamming of the dogs and a reduction in the life of the sub.

Другим существенным недостатком прототипа является то, что переводник выполнен заодно с корпусом турбобура (статором) и его валом (ротором) и в случае поломки переводника для его замены требуется выполнение демонтажа колонны, предполагающей извлечение ее из скважины, демонтаж и замену переводника вместе с забойным двигателем.Another significant disadvantage of the prototype is that the sub is made integral with the turbo-drill body (stator) and its shaft (rotor), and in the event of a breakdown of the sub, it is necessary to dismantle the column, which involves removing it from the well, dismantling and replacing the sub together with the downhole motor .

Общими признаками прототипа и изобретения, представленного в данном описании, является то, что они относятся по существу к устройствам перевода крутящего момента с одной части бурильной колонны на ее другую часть - к стопорным переводникам, каждый из которых содержит трубчатый корпус с верхним и нижним коническими соединениями на концах, расположенный в корпусе на опорах вал и соединенный с ним стопорный механизм, включающий трубчатый упор, в полости которого расположена соединенная с валом кольцевая вставка с выполненными в ней радиально расположенными упорными пазами, равномерно расположенные по окружности кольцевой вставки, в каждом упорном пазу расположена поворотная на оси подпружиненная стопорная собачка, концы оси которой расположены в отверстиях колец, расположенных в полости трубчатого упора и примыкающих к торцам кольцевой вставки с двух ее торцов, каждая собачка подпружинена пружинами кручения с возможностью ее отжима в упорный паз трубчатого упора в положение «закрыто» так, что она расположена в упорном пазу кольцевой вставки и один ее конец упирается или в радиальную выемку упора, или в выступ паза, выполненного в кольцевой вставке, а каждая радиальная выемка упора образует собой упорный паз для взаимодействия с ним торца собачки. (Общие признаки изобретения и прототипа изложены в терминах представленного в данном описании изобретения).The common features of the prototype and the invention presented in this description is that they relate essentially to devices for transferring torque from one part of the drill string to its other part - to locking sub, each of which contains a tubular housing with upper and lower conical joints at the ends, a shaft located in the housing on the supports and a locking mechanism connected to it, including a tubular stop, in the cavity of which there is an annular insert connected to the shaft with a radial but with abutting grooves, evenly spaced around the circumference of the annular insert, in each abutting groove there is a spring-loaded locking dog rotatable on the axis, the ends of the axis of which are located in the holes of the rings located in the cavity of the tubular stop and adjacent to the ends of the annular insert from its two ends, each dog spring-loaded with torsion springs with the possibility of pressing it into the stop groove of the tubular stop in the "closed" position so that it is located in the stop groove of the annular insert and one end rests against it and into the radial recess of the stop, or into the protrusion of the groove made in the annular insert, and each radial recess of the stop forms a stop groove for interacting with the end face of the dog. (General features of the invention and prototype are set forth in terms of the invention presented herein).

Техническим результатом изобретения, представленного в данном описании, является повышение ресурса стопорного переводника. The technical result of the invention presented in this description is to increase the resource lock stop sub.

Технический результат получен первым вариантом стопорного переводника, содержащего трубчатый корпус с верхним и нижним коническими соединениями на концах, расположенный в корпусе на опорах вал и соединенный с ним стопорный механизм, включающий трубчатый упор, в полости которого расположена соединенная с валом кольцевая вставка с выполненными в ней радиально расположенными упорными пазами, равномерно расположенными по окружности кольцевой вставки, в каждом упорном пазу расположена поворотная на оси подпружиненная стопорная собачка, концы оси которой расположены в отверстиях колец, расположенных в полости трубчатого упора и примыкающих к торцам кольцевой вставки с двух ее торцов, каждая собачка подпружинена пружинами кручения с возможностью ее отжима в упорный паз трубчатого упора в положение «закрыто» так, что она расположена в упорном пазу кольцевой вставки и один ее конец упирается или в радиальную выемку упора, или в выступ паза, выполненного в кольцевой вставке, а каждая радиальная выемка упора образует собой упорный паз для взаимодействия с ним торца собачки, причем на внешней поверхности вала выполнены шлицы, кольца соединены с трубчатым упором и с двух сторон примыкают к торцам кольцевой вставки, которая выполнена со шлицами на ее внутренней поверхности и шлицы кольцевой вставки насажены на шлицы вала, при этом верхнее коническое соединение корпуса выполнено в виде расширяющегося наружу конического раструба с резьбой на его внутренней поверхности, а на наружной поверхности нижнего конического соединения корпуса выполнена наружная резьба, при этом стопорный механизм расположен и закреплен между опорами, нижние поверхности каждой собачки стопорного механизма выполнены плоскими с вершиной, обращенной в наружную сторону, причем одна нижняя плоская поверхность собачки выполнена короткой - она короче другой ее нижней плоской поверхности, которая выполнена длинной - и в рабочем положении каждой собачки, когда она находится в зацеплении с трубчатым упором и кольцевой вставкой, собачка опирается своей нижней длинной поверхностью на поверхность паза кольцевой вставки, а в нерабочем положении каждой собачки, когда она находится в упорном пазу кольцевой вставки, собачка опирается нижней короткой поверхностью на поверхность паза и в этом нерабочем положении собачки между каждой ее верхней поверхностью и поверхностью кольцевой вставки образован по периметру кольцевой вставки непрерывный кольцевой зазор. The technical result was obtained by the first embodiment of a locking sub, comprising a tubular housing with upper and lower conical joints at the ends, a shaft located in the housing on the supports and a locking mechanism connected to it, including a tubular stop, in the cavity of which an annular insert connected to the shaft is located with radially spaced stop grooves, evenly spaced around the circumference of the annular insert, in each stop groove there is a spring-loaded locking dog that rotates on the axis, the ends of the axis of which are located in the holes of the rings located in the cavity of the tubular stop and adjacent to the ends of the annular insert from its two ends, each dog is spring loaded with torsion springs with the possibility of pressing it into the stop groove of the tubular stop in the “closed” position so that it is located in the stop the groove of the annular insert and one end thereof abuts either in the radial recess of the stop or in the protrusion of the groove made in the annular insert, and each radial recess of the stop forms a persistent groove for interacting with the end face of the dog, p By the way , slots are made on the outer surface of the shaft, the rings are connected to the tubular stop and adjacent to the ends of the annular insert on both sides, which is made with slots on its inner surface and the splines of the annular insert are mounted on the splines of the shaft, while the upper conical connection of the housing is made in the form of an outward conical socket with a thread on its inner surface, and an external thread is made on the outer surface of the lower conical connection of the housing, while the locking mechanism is located and secured between the supports, the lower surfaces of each dog of the locking mechanism are made flat with the vertex facing outward, and one lower flat surface of the dog is made short - it is shorter than its other lower flat surface, which is made long - and in the working position of each dog, when it is meshing with the tubular stop and the annular insert, the dog rests with its lower long surface on the groove surface of the annular insert, and in the idle position of each dog, when it is in the persistent groove of the annular insert, the dog rests the lower short surface on the surface of the groove and in this idle position of the dog between each of its upper surface and the surface of the annular insert, a continuous annular gap is formed around the perimeter of the annular insert.

Угол между нижними плоскими рабочими поверхностями собачки находится в пределах 110-160°, одна плоская поверхность короче другой плоской поверхности собачки, ось собачки расположена в зоне короткой плоской поверхности собачки, в зоне оси выполнено углубление - уступ, к которому прилегает один конец пружины, другой конец которой упирается в выемку кольцевой вставки, поперек оси боковые поверхности выполнены с угловыми выемками, параллельными верхней поверхности собачки, при этом каждая угловая выемка расположена с возможностью ее упора в смежное с ней кольцо и ограничения выхода собачки за пределы диаметры наружной поверхности смежного кольца при повороте собачки под действием центробежной силы.The angle between the lower flat working surfaces of the dog is within 110-160 °, one flat surface is shorter than the other flat surface of the dog, the axis of the dog is located in the zone of the short flat surface of the dog, in the zone of the axis there is a recess - a ledge, to which one end of the spring abuts, the other the end of which abuts the recess of the annular insert, lateral surfaces transverse to the axis are made with angular recesses parallel to the upper surface of the dog, with each angular recess being positioned to abut against a ring between it and restrictions on the dog’s exit beyond the diameters of the outer surface of the adjacent ring when the dog is rotated by centrifugal force.

На каждом конце оси собачки установлена пружина кручения, при этом каждая собачка имеет две торцовые поверхности, расположенные поперек оси собачки, а каждая угловая выемка собачки выполнена по радиусу тела вращения и она параллельна наружной верхней поверхности собачки.At each end of the axis of the dog, a torsion spring is installed, each dog having two end surfaces located across the axis of the dog, and each corner recess of the dog is made along the radius of the body of revolution and it is parallel to the outer upper surface of the dog.

Технический результат получен вторым вариантом стопорного переводника, содержащего трубчатый корпус с верхним и нижним коническими соединениями на концах, расположенный в корпусе на опорах вал и соединенный с ним стопорный механизм, включающий трубчатый упор, в полости которого расположена соединенная с валом кольцевая вставка с выполненными в ней радиально расположенными упорными пазами, равномерно расположенными по окружности кольцевой вставки, в каждом упорном пазу расположена поворотная на оси подпружиненная стопорная собачка, концы оси которой расположены в отверстиях колец, расположенных в плоскости кольцевой вставки и примыкающих к торцам трубчатого упора с двух ее торцов, каждая собачка подпружинена пружинами кручения с возможностью ее отжима в упорный паз кольцевой вставки в положение «закрыто» так, что она расположена в упорном пазу трубчатого упора и один ее конец упирается или в радиальную выемку упора, или в выступ паза, выполненного в кольцевой вставке, а каждая радиальная выемка упора образует собой упорный паз для взаимодействия с ним торца собачки, причем на внешней поверхности вала выполнены шлицы, кольца соединены с трубчатым упором и с двух сторон примыкают к торцам кольцевой вставки, которая выполнена со шлицами на ее внутренней поверхности и шлицы кольцевой вставки насажены на шлицы вала, при этом верхнее коническое соединение корпуса выполнено в виде расширяющегося наружу конического раструба с резьбой на его внутренней поверхности, а на наружной поверхности нижнего конического соединения корпуса выполнена наружная резьба, при этом стопорный механизм расположен и закреплен между опорами, нижняя поверхность каждой собачки стопорного механизма выполнена плоской и в рабочем положении каждой собачки, когда она находится в зацеплении с трубчатым упором и кольцевой вставкой, собачка опирается своей нижней плоской поверхностью на поверхность паза кольцевой вставки, а в нерабочем положении каждой собачки, когда она находятся в пазу трубчатого упора, между каждой ее нижней плоской поверхностью и поверхностью кольцевой вставки образован по периметру кольцевой вставки непрерывный кольцевой зазор, причем глубина каждого паза трубчатого упора больше толщины расположенной в ней собачки. The technical result is obtained by the second embodiment of a locking sub, comprising a tubular housing with upper and lower conical joints at the ends, a shaft located in the housing on the supports and a locking mechanism connected thereto, including a tubular stop, in the cavity of which an annular insert connected to the shaft with radially spaced stop grooves, evenly spaced around the circumference of the annular insert, in each stop groove there is a spring-loaded locking dog that rotates on the axis, the ends of the axis of which are located in the holes of the rings located in the plane of the annular insert and adjacent to the ends of the tubular stop from its two ends, each dog is spring loaded with torsion springs with the possibility of pressing it into the stop groove of the ring insert to the “closed” position so that it is located in the stop the groove of the tubular stop and one end thereof abuts either in the radial recess of the stop or in the protrusion of the groove made in the annular insert, and each radial groove of the stop forms a persistent groove for interacting with the end face of the dog moreover , the splines are made on the outer surface of the shaft, the rings are connected to the tubular stop and are adjacent to the ends of the annular insert on both sides, which is made with splines on its inner surface and the splines of the annular insert are mounted on the splines of the shaft, while the upper conical connection of the housing is made in the form an outwardly expanding conical socket with a thread on its inner surface, and an external thread is made on the outer surface of the lower conical connection of the housing, while the locking mechanism is located and fixed between the supports, the lower surface of each dog of the locking mechanism is made flat and in the working position of each dog, when it is engaged with the tubular stop and the ring insert, the dog rests its lower flat surface on the groove surface of the ring insert, and in the idle position of each dog, when it is in the groove of the tubular stop, between each of its lower flat surface and the surface of the annular insert is formed around the perimeter of the annular insert a continuous annular gap, and the depths and each groove of the tubular stop is greater than the thickness of the dog located in it.

Каждая собачка имеет угловую выемку под один конец пружины, другой конец которой упирается в смежную поверхность трубчатого упора, а на виде сбоку собачка имеет верхнюю плоскую рабочую поверхность, образованную верхней частью собачки, нижнюю плоскую рабочую поверхность, образованную нижней частью собачки, передний и задний плоские торцы, расположенные под прямым углом к нижней плоской рабочей поверхности, левую и правую угловые выемки.Each dog has an angular recess under one end of the spring, the other end of which abuts against the adjacent surface of the tubular stop, and in the side view the dog has an upper flat working surface formed by the upper part of the dog, a lower flat working surface formed by the lower part of the dog, front and rear flat ends located at right angles to the lower flat working surface, left and right corner recesses.

Ось каждой собачки расположена в верхней части собачки так, что между каждой концевой частью оси и нижней частью собачки образован зазор, причем поверхность одного торца нижней части собачки выполнена плоской со скругленным по радиусу тела вращения верхним углом, а поверхность другого торца собачки выполнена полукруглой и эта поверхность состоит из двух полуповерхностей, одна из которых является продолжением нижней части собачки, а другая полуповерхность является продолжением верхней части собачки, причем в средней части собачки эти полуповерхности сливаются в одну сплошную поверхность, выполненную по радиусу тела вращения и этот радиус равен радиусу тела вращения верхнего угла нижней части собачки.The axis of each dog is located in the upper part of the dog so that a gap is formed between each end part of the axis and the lower part of the dog, and the surface of one end of the lower part of the dog is made flat with the upper angle rounded by the radius of the body of revolution, and the surface of the other end of the dog is semicircular and this the surface consists of two semi-surfaces, one of which is a continuation of the lower part of the dog, and the other half-surface is a continuation of the upper part of the dog, and in the middle part of the dog these the oligosurfaces merge into one solid surface made along the radius of the body of revolution and this radius is equal to the radius of the body of revolution of the upper corner of the lower part of the dog.

На фиг. 1 показан первый вариант стопорного переводника с установленным в его корпусе стопорным механизмом.In FIG. 1 shows a first embodiment of a locking sub with a locking mechanism installed in its housing.

На фиг. 2 - первый вариант стопорного механизма.In FIG. 2 - the first version of the locking mechanism.

На фиг. 3 - первый вариант стопорного механизма в поперечном разрезе в положении «открыто».In FIG. 3 - the first version of the locking mechanism in cross section in the "open" position.

На фиг. 4 - первый вариант стопорного механизма в поперечном разрезе в положении «закрыто».In FIG. 4 - the first version of the locking mechanism in cross section in the closed position.

На фиг. 5 - собачка первого варианта стопорного механизма, вид сбоку.In FIG. 5 - dog of the first embodiment of the locking mechanism, side view.

На фиг. 6 - собачка стопорного механизма в аксонометрии.In FIG. 6 - dog locking mechanism in a perspective view.

На фиг. 7 - первый вариант стопорного механизма в увеличенном виде.In FIG. 7 - the first version of the locking mechanism in an enlarged view.

На фиг. 8 - первый вариант стопорного механизма в поперечном разрезе в положении «открыто» в увеличенном виде.In FIG. 8 - the first version of the locking mechanism in cross section in the "open" position in an enlarged view.

На фиг. 9 - первый вариант стопорного механизма в поперечном разрезе в положении «закрыто» в увеличенном виде.In FIG. 9 - the first version of the locking mechanism in cross section in the "closed" position in an enlarged view.

На фиг. 10 - собачка первого варианта стопорного механизма, вид сбоку в увеличенном виде.In FIG. 10 - dog of the first version of the locking mechanism, side view in an enlarged view.

На фиг. 11 - собачка первого варианта стопорного механизма в аксонометрии в увеличенном виде.In FIG. 11 - dog of the first version of the locking mechanism in a perspective view in an enlarged view.

На фиг. 12 показан второй вариант стопорного переводника с установленным в его корпусе стопорным механизмом.In FIG. 12 shows a second embodiment of a locking sub with a locking mechanism installed in its housing.

На фиг. 13 - второй вариант стопорного механизма.In FIG. 13 is a second embodiment of a locking mechanism.

На фиг. 14 - второй вариант стопорного механизма в поперечном разрезе в положении «открыто».In FIG. 14 - the second version of the locking mechanism in cross section in the "open" position.

На фиг. 15 - второй вариант стопорного механизма в поперечном разрезе в положении «закрыто».In FIG. 15 - the second version of the locking mechanism in cross section in the closed position.

На фиг. 16 - собачка второго варианта стопорного механизма, вид сбоку.In FIG. 16 - dog of the second version of the locking mechanism, side view.

На фиг. 17 - собачка второго варианта в аксонометрии.In FIG. 17 - dog of the second option in a perspective view.

На фиг. 18 - второй вариант стопорного механизма в увеличенном виде.In FIG. 18 - the second version of the locking mechanism in an enlarged view.

На фиг. 19 - второй вариант стопорного механизма в поперечном разрезе в положении «открыто» в увеличенном виде.In FIG. 19 - the second version of the locking mechanism in cross section in the "open" position in an enlarged view.

На фиг. 20 - второй вариант стопорного механизма в поперечном разрезе в положении «закрыто» в увеличенном виде.In FIG. 20 - the second version of the locking mechanism in cross section in the closed position in an enlarged view.

На фиг. 21 - собачка второго варианта стопорного механизма, вид сбоку в увеличенном виде.In FIG. 21 - dog of the second version of the locking mechanism, side view in an enlarged view.

На фиг. 22 - собачка второго варианта в аксонометрии в увеличенном виде.In FIG. 22 is an enlarged view of a dog of the second embodiment in a perspective view.

Первый вариант стопорного переводника (фиг. 1-11) содержит трубчатый корпус 1 (фиг. 1), в котором на радиальных подшипниковых опорах 2 установлен вал 3 со шлицами на его наружной поверхности. Корпус 1 переводника имеет верхнее и нижнее конические соединения 4 для его соединения с частями бурильной колонны. Верхнее коническое соединение 4 корпуса выполнено в виде расширяющегося наружу конического раструба с резьбой на его внутренней поверхности, а на наружной поверхности нижнего конического соединения корпуса выполнена наружная резьба. The first version of the locking sub (Fig. 1-11) comprises a tubular housing 1 (Fig. 1), in which a shaft 3 with splines on its outer surface is mounted on the radial bearing bearings 2. The housing 1 of the sub has an upper and lower conical connection 4 for its connection with the parts of the drill string. The upper conical connection 4 of the casing is made in the form of an outwardly expanding conical socket with a thread on its inner surface, and an external thread is made on the outer surface of the lower conical connection of the casing.

Между опорами 2 в корпусе расположен и закреплен стопорный механизм 5, содержащий расположенный в корпусе трубчатый неподвижный упор 6, а также расположенную в полости упора кольцевую вставку 7 со шлицами на его внутренней поверхности, насаженную на шлицевую часть вала 3.Between the supports 2, a locking mechanism 5 is located and fixed in the housing, comprising a tubular fixed stop 6 located in the housing and also an annular insert 7 located in the cavity of the stop with splines on its inner surface, mounted on the splined part of the shaft 3.

В имеющей шлицы кольцевой вставке 7 выполнены радиально расположенные упорные пазы 8 (фиг. 4), расположенные равномерно по окружности вставки, в каждом упорном пазу 8 расположена стопорная собачка 9 с возможностью ее поворота на оси 10 (фиг. 2) в поперечной к валу 3 плоскости. Концы оси 10 установлены свободно в отверстиях колец 11, расположенных в полости упора 6, кольца 11 (фиг. 7) жестко прикреплены к торцам шлицевой вставки 7. Концы оси 10 установлены жестко или свободно в отверстиях колец 11, расположенных в полости упора 6, кольца 11 (фиг. 7) жестко соединены с упором 6 с двух его сторон, при этом кольца 11 жестко прикреплены к торцам шлицевой вставки 7. Каждая ось 10 может быть также запрессована в собачке и выполнена цельной или из двух частей. Таким образом, каждая собачка 9 может быть жестко установлена на оси 10, выполненной в виде одного штифта, запрессованного в сквозном отверстии собачки 9 или ось 10 может быть выполнена в виде двух отрезков штифта, которые запрессованы в двух отверстиях собачки, расположенных с двух сторон собачки.In the slotted annular insert 7 there are made radially arranged stop grooves 8 (Fig. 4), arranged uniformly around the circumference of the insert, in each stop groove 8 there is a stop dog 9 with the possibility of its rotation on the axis 10 (Fig. 2) transverse to the shaft 3 the plane. The ends of the axis 10 are mounted loosely in the holes of the rings 11 located in the cavity of the abutment 6, the rings 11 (Fig. 7) are rigidly attached to the ends of the spline insert 7. The ends of the axis 10 are mounted rigidly or loosely in the holes of the rings 11 located in the cavity of the abutment 6, rings 11 (Fig. 7) are rigidly connected to the abutment 6 on its two sides, while the rings 11 are rigidly attached to the ends of the spline insert 7. Each axis 10 can also be pressed into the dog and made whole or in two parts. Thus, each dog 9 can be rigidly mounted on the axis 10, made in the form of a single pin, pressed into the through hole of the dog 9 or the axis 10 can be made in the form of two pieces of the pin, which are pressed into two holes of the dog, located on both sides of the dog .

На каждом конце оси 10 установлена пружина 12 кручения (фиг. 7), один конец 13 которой упирается в выемку 14 вставки 7, а другой конец 15 пружины упирается в выполненный снизу уступ 16 собачки 9 (фиг. 10, 11). Кольца 11 примыкают к шлицевой вставке 7 с двух ее противоположных торцов, а пружины 12 кручения установлены с возможностью отжима собачек в упорные пазы 8 упора 6 (фиг. 3) в положение «закрыто».A torsion spring 12 is installed at each end of the axis 10 (Fig. 7), one end 13 of which abuts against the recess 14 of the insert 7, and the other end 15 of the spring abuts against the ledge 16 of the dog 9 made from the bottom (Fig. 10, 11). The rings 11 are adjacent to the spline insert 7 from its two opposite ends, and the torsion springs 12 are installed with the possibility of squeezing the dogs in the stop grooves 8 of the stop 6 (Fig. 3) to the closed position.

Каждая собачка 9 расположена в упорном пазу 8 шлицевой вставки 7 так, что один ее конец упирается или в радиальную выемку 17 упора 6 (фиг. 3), или в выступ шлицевой кольцевой вставки 7 (фиг. 4), образованный упорным пазом 8.Each dog 9 is located in the abutment groove 8 of the spline insert 7 so that one end thereof abuts either in the radial recess 17 of the abutment 6 (Fig. 3) or in the protrusion of the spline annular insert 7 (Fig. 4) formed by the abutment groove 8.

Каждая радиальная выемка 17 (фиг. 7) простирается в радиальном направлении упора 6 и по его длине, причем по отношению к корпусу 1 выемка 17 образует собой упорный паз, позволяющий проскальзывать собачке 9 при правом вращении вала, а при левом вращении вала упорный паз 8 заклинивает собачку.Each radial recess 17 (Fig. 7) extends in the radial direction of the stop 6 and along its length, moreover, with respect to the housing 1, the recess 17 forms a stop groove that allows the dog 9 to slip when the shaft rotates right, and when the shaft rotates left, the groove 8 wedged dog.

Каждое кольцо 11 (фиг. 7) примыкает к торцу кольцевой вставки 7 так, что каждая подпружиненная собачка имеет возможность ее отжима в упорный паз 8 (фиг. 4) кольцевой вставки в положение «закрыто». При работе собачка располагается или в упорном пазу 8 кольцевой вставки и один ее конец упирается или в радиальную выемку 17 трубчатого упора 6, или собачка упирается в выступ упорного паза 8 (фиг. 3), выполненного в кольцевой вставке.Each ring 11 (Fig. 7) is adjacent to the end of the annular insert 7 so that each spring-loaded dog has the ability to squeeze it into the stop groove 8 (Fig. 4) of the annular insert to the closed position. During operation, the dog is located either in the abutment groove 8 of the annular insert and one end abuts against the radial recess 17 of the tubular stop 6, or the dog abuts against the protrusion of the abutment groove 8 (Fig. 3) made in the annular insert.

Каждая собачка 9 на виде сбоку имеет выпуклую верхнюю рабочую поверхность 18 (фиг. 10), выполненную по радиусу тела вращения и нижние плоские рабочие поверхности 19 и 20, расположенные под углом друг к другу.Each dog 9 in a side view has a convex upper working surface 18 (Fig. 10) made along the radius of the body of revolution and lower flat working surfaces 19 and 20, located at an angle to each other.

Угол между нижними плоскими рабочими поверхностями 19 и 20 выбран в пределах 110-160°, причем поверхность 19 короче поверхности 20 и в зоне короткой поверхности расположена ось 10. Каждая собачка имеет расположенные параллельно оси 10 две торцовые поверхности 21 и 22 и две боковые расположенные поперек оси поверхности с угловыми выемками 23, параллельными верхней поверхности 18 собачки.The angle between the lower flat working surfaces 19 and 20 is selected in the range of 110-160 °, and the surface 19 is shorter than the surface 20 and the axis 10 is located in the area of the short surface. Each dog has two end surfaces 21 and 22 parallel to the axis 10 and two transverse lateral surfaces axis of the surface with angular recesses 23 parallel to the upper surface 18 of the dog.

В зоне оси выполнено углубление - уступ 16, образующий нижнюю поверхность собачки, к которой прилегает конец пружины 12. Каждая угловая выемка 23 расположена с возможностью ее упора в смежное с ней кольцо 11 (фиг. 7) и ограничения выхода собачки за пределы диаметра наружной поверхности кольца 11 при повороте собачки под действием центробежной силы. Ограничение выхода собачки за пределы диаметра смежного с ней кольца 11 исключает возможность контакта и трения верхней поверхности 18 собачки с поверхностью упора 6, что существенно снижает износ собачек.In the axis zone, a recess is made - a step 16, forming the lower surface of the dog, to which the end of the spring 12 is adjacent. Each corner recess 23 is located with the possibility of its stop in the adjacent ring 11 (Fig. 7) and restricting the exit of the dog outside the outer surface diameter ring 11 when turning the dog under the action of centrifugal force. Limiting the exit of the dog beyond the diameter of the adjacent ring 11 excludes the possibility of contact and friction of the upper surface 18 of the dog with the surface of the stop 6, which significantly reduces the wear of the dogs.

Для этого в нерабочем положении собачек (фиг. 8), когда они находятся в радиально расположенных упорных пазах 8 и в этом положении каждая собачка опирается нижней плоской поверхностью 19 на поверхность паза 8, то между каждой верхней поверхностью 18 собачки 9 и поверхностью вставки 7 образован по периметру вставки 7 непрерывный кольцевой зазор 37.For this, in the inoperative position of the dogs (Fig. 8), when they are in the radially arranged thrust grooves 8 and in this position each dog is supported by the lower flat surface 19 on the surface of the groove 8, then between each upper surface 18 of the dog 9 and the surface of the insert 7 is formed around the perimeter of the insert 7 is a continuous annular gap 37.

Второй вариант стопорного переводника (фиг. 12-22) также, как и первый вариант, содержит трубчатый корпус 1 (фиг. 12), в котором на радиальных подшипниковых опорах 2 установлен вал 3, при этом корпус переводника имеет резьбовые концы 4 для его соединения с частями бурильной колонны. The second version of the locking sub (Fig. 12-22) also, like the first version, contains a tubular housing 1 (Fig. 12), in which a shaft 3 is mounted on the radial bearing bearings 2, while the sub housing has threaded ends 4 for connecting it with parts of the drill string.

Между опорами 2 в корпусе 1 расположен стопорный механизм 5, содержащий трубчатый неподвижный упор 6, который установлен и закреплен в корпусе 1, а также расположенную в полости упора 6 шлицевую вставку 7, насаженную на шлицевую часть вала, при этом во вставке 7 выполнены радиально ориентированные упорные пазы 8 (фиг. 20), расположенные равномерно по окружности вставки. В каждом упорном пазу 8 расположена часть стопорной собачки 9, которая установлена в пазах 24 упора 6 (фиг. 14, 15). Собачка 9 своим одним торцом упирается в упор паза 8 (фиг. 9) в одном рабочем положении - когда шлицевая вставка 7 контактирует через собачки 9 с упором 6 при левом вращении вала 3.Between the supports 2 in the housing 1 there is a locking mechanism 5 containing a tubular fixed stop 6, which is installed and fixed in the housing 1, as well as a spline insert 7 located in the cavity of the stop 6, mounted on the spline part of the shaft, while the insert 7 is made radially oriented thrust grooves 8 (Fig. 20) located uniformly around the circumference of the insert. In each persistent groove 8 is a part of the locking dog 9, which is installed in the grooves 24 of the stop 6 (Fig. 14, 15). The dog 9 with its one end abuts against the stop of the groove 8 (Fig. 9) in one working position - when the spline insert 7 contacts through the dogs 9 with the stop 6 when the shaft 3 rotates left.

Каждая собачка 9 установлена с возможностью ее поворота на оси 10 в поперечной к валу 3 плоскости (фиг. 13, 17), концы оси 10 установлены в отверстиях колец 11, расположенных в полости упора 6. Кольца 11 прикреплены к торцам упора 6 с обеих его сторон, при этом упорные пазы 24 расположены в неподвижном упоре 6, эти пазы 24 выполнены радиально ориентированно и простираются по всей длине упора 6.Each dog 9 is installed with the possibility of rotation on the axis 10 in the plane transverse to the shaft 3 (Fig. 13, 17), the ends of the axis 10 are installed in the holes of the rings 11 located in the cavity of the stop 6. The rings 11 are attached to the ends of the stop 6 from both sides, while the stop grooves 24 are located in the fixed stop 6, these grooves 24 are made radially oriented and extend along the entire length of the stop 6.

Существенно, что во втором варианте глубина каждого паза 24 больше толщины расположенной в ней собачки 9 так, что когда собачка 9 расположена полностью в пазу 24, то между ее поверхностью и поверхностью вставки 7 образован непрерывный кольцевой зазор 37 (фиг. 19).It is significant that in the second embodiment, the depth of each groove 24 is greater than the thickness of the dog 9 located in it, so that when the dog 9 is completely in the groove 24, a continuous annular gap 37 is formed between its surface and the surface of the insert 7 (Fig. 19).

Существенно, что во втором варианте переводника пружины 12 кручения, установленные на каждом конце оси 10 (фиг. 13), концами 13 упираются в угловые выемки 31 и 32 собачки 9 (фиг. 17, 18), а другими концами 15 пружины упираются во внутренние поверхности 25 упора 6 (фиг. 18). При этом в любом из указанных положений каждой собачки 9 она расположена полностью или частично в упорном пазу 24 упора 6 (фиг. 13).It is significant that in the second version of the sub, torsion springs 12 installed on each end of the axis 10 (Fig. 13), the ends 13 abut the angular recesses 31 and 32 of the dog 9 (Fig. 17, 18), and the other ends 15 of the spring abut against the internal surface 25 of the stop 6 (Fig. 18). Moreover, in any of the indicated positions of each dog 9, it is located completely or partially in the stop groove 24 of the stop 6 (Fig. 13).

Каждая собачка 9 на виде сбоку имеет верхнюю плоскую рабочую поверхность 26 (фиг. 17), образованную верхней частью 27 собачки, нижнюю плоскую рабочую поверхность 28. образованную нижней частью 29 собачки, передний и задний плоские торцы 30, расположенные под прямым углом к нижней плоской рабочей поверхности 28, левую и правую угловые выемки 31 и 32, в которых расположены пружины 12 (фиг. 18). При этом верхняя часть 27 собачки (фиг. 17) выполнена короче нижней части 29 собачки так, что между ними образованы указанные угловые выемки 31 и 32.Each dog 9 in a side view has an upper flat working surface 26 (Fig. 17) formed by the upper part 27 of the dog, the lower flat working surface 28. formed by the lower part 29 of the dog, the front and rear flat ends 30 located at right angles to the lower flat the working surface 28, the left and right corner recesses 31 and 32, in which the springs 12 are located (Fig. 18). In this case, the upper part 27 of the dog (Fig. 17) is made shorter than the lower part 29 of the dog so that between them the indicated angular recesses 31 and 32 are formed.

Глубина каждого паза 24 (фиг. 15) больше толщины расположенной в ней собачки 9 (фиг. 14) на величину, позволяющую свободно проскальзывать собачке при правом вращении вала относительно шлицевой вставки 7 в одном из рабочих положений собачки, а в другом положении каждой собачки, когда вал 3 вращается в левом направлении, каждая собачка 9 контактирует с шлицевой вставкой 7 и соединяет ее с упором 6 путем заклинивания между ними. Свободное проскальзывание собачки достигнуто благодаря расположению между собачкой и шлицевой вставкой 7 кольцевого зазора 37.The depth of each groove 24 (Fig. 15) is greater than the thickness of the dog 9 located in it (Fig. 14) by an amount that allows the dog to slide freely when the shaft rotates relative to the spline insert 7 in one of the working positions of the dog and in the other position of each dog, when the shaft 3 rotates in the left direction, each dog 9 is in contact with the spline insert 7 and connects it to the stop 6 by jamming between them. Free slippage of the dog is achieved due to the location between the dog and the spline insert 7 of the annular gap 37.

Ось 10 собачки запрессована в отверстии верхней части 27 собачки так, что между каждой концевой частью оси 10 и нижней частью 29 собачки образован зазор 33, имеющий размер t на фиг.21 Поверхность 34 одного торца нижней части 29 собачки выполнена плоской со скругленным по радиусу тела вращения верхним углом 35. Поверхность 36 другого торца собачки выполнена полукруглой и эта поверхность состоит из двух полуповерхностей, одна из которых является продолжением нижней части 29 собачки, а другая полуповерхность является продолжением верхней части 27 собачки. В средней части собачки эти полуповерхности сливаются в одну сплошную поверхность, выполненную по радиусу тела вращения и этот радиус равен радиусу тела вращения верхнего угла 35 нижней части 29 собачки.The axis 10 of the dog is pressed into the hole of the upper part 27 of the dog so that between each end part of the axis 10 and the lower part 29 of the dog there is a gap 33 having a size t in FIG. 21 The surface 34 of one end of the lower part 29 of the dog is made flat with a body radius rounded rotation by the upper angle 35. The surface 36 of the other end of the dog is made semicircular and this surface consists of two half-surfaces, one of which is a continuation of the lower part 29 of the dog, and the other half-surface is a continuation of the upper part 27 of the dog and. In the middle part of the dog, these semi-surfaces merge into one continuous surface, made along the radius of the body of revolution and this radius is equal to the radius of the body of revolution of the upper angle 35 of the lower part 29 of the dog.

Работает первый вариант переводника следующим образом. Во время вращения вала 3 при начале работы турбобура (фиг. 1), вал 3 со шлицевой вставкой 7 вращаются в одном правом направлении, между шлицевой вставкой 7 и упором 6 циркулирует промывочная жидкость, при этом собачки 9, отжатые пружинами 12 в положение «закрыто», сначала проскальзывают по выемкам 17 упора 6. Затем, при достижении оборотов вала 500-600 об/мин, каждая собачка за счет центробежной силы и смещенного центра тяжести собачки относительно оси 10 ее поворота, преодолевают усилие пружины 12, поворачивается вокруг оси 10 и располагается в положении, когда она полностью находится в пазу 8 шлицевой вставкой 7 (фиг. 3), В этом положении боковые выступы 23 на торцовых поверхностях собачки 9 упираются в упорный буртик 25 колец 11 и не дают собачкам выйти за пределы пазов 8 шлицевой вставки 7. При этом между каждой собачкой и упором 6 образуется кольцевой зазор 37, что исключает трение собачек об упор 6 (фиг. 8) и их износ. The first version of the sub works as follows. During rotation of the shaft 3 at the start of the turbodrill operation (Fig. 1), the shaft 3 with the spline insert 7 rotates in one right direction, flushing fluid circulates between the spline insert 7 and the stop 6, while the dogs 9, pressed by the springs 12 to the “closed” position ", First slip along the recesses 17 of the stop 6. Then, when the shaft reaches 500-600 rpm, each dog due to the centrifugal force and the offset center of gravity of the dog relative to its axis of rotation 10, overcome the force of the spring 12, rotates around axis 10 and positioned when it is completely in the groove 8 of the spline insert 7 (Fig. 3), in this position, the lateral protrusions 23 on the end surfaces of the dog 9 abut against the stop shoulder 25 of the rings 11 and prevent the dog from extending beyond the grooves 8 of the spline insert 7. between each dog and the stop 6 an annular gap 37 is formed, which eliminates the friction of the dogs on the stop 6 (Fig. 8) and their wear.

В случае прихвата долота, когда вал не вращается, вращается корпус 1 с упором 6 в правом направлении, при этом за счет пружин собачки отжимаются в выемки 17 упора 6 и в пазы 8 вставки 7 так, как это показано на фиг. 9. Собачки упираются поверхностями 21 и 22 в рабочие поверхности вставки и упора. При этом происходит заклинивание собачек и момент вращения с корпуса 1 передается на вал 3. При работе переводника пружина 12 собачки 9 упирается в поверхность 16 (фиг. 10) собачки 9 и в поверхность 14 (фиг. 7) паза 8 вставки 7.In the case of a pickup of the bit, when the shaft does not rotate, the housing 1 rotates with a stop 6 in the right direction, while due to the springs the dogs are pressed into the recesses 17 of the stop 6 and into the grooves 8 of the insert 7, as shown in FIG. 9. Dogs abut surfaces 21 and 22 against the working surfaces of the insert and stop. When this occurs, the dogs are jammed and the moment of rotation from the housing 1 is transmitted to the shaft 3. When the sub is operating, the spring 12 of the dog 9 abuts against the surface 16 (Fig. 10) of the dog 9 and the surface 14 (Fig. 7) of the groove 8 of the insert 7.

Второй вариант стопорного механизма работает следующим образом. The second version of the locking mechanism works as follows.

Во время работы турбобура вал 3 с шлицевой вставкой 7 (фиг. 14) вращаются в правом направлении, а между шлицевой вставкой 7 и упором 6 циркулирует промывочная жидкость. Собачки 9, отжатые пружинами 12, проскальзывают по пазам шлицевой вставки 7 и смазываются промывочной жидкостью.During operation of the turbo-drill, the shaft 3 with the spline insert 7 (Fig. 14) rotates in the right direction, and washing fluid circulates between the spline insert 7 and the stop 6. Dogs 9, pressed by springs 12, slip along the grooves of the spline insert 7 and are lubricated by the flushing fluid.

При достижении определенной частоты вращения шлицевой вставки 7 относительно упора 6, собачки стремятся повернуться в положение «открыто», преодолевая усилия пружин за счет гидродинамической силы, действующей на каждую собачку 9 со стороны шлицевой вставки 7 в полости паза 8. В этом положении собачки 9 не будут контактировать с шлицевой вставкой 7 и не будут изнашиваться.Upon reaching a certain frequency of rotation of the spline insert 7 relative to the stop 6, the dogs tend to turn to the “open” position, overcoming the efforts of the springs due to the hydrodynamic force acting on each dog 9 from the side of the spline insert 7 in the cavity of the groove 8. In this position, the dogs 9 do not will be in contact with the spline insert 7 and will not wear out.

В случае прихвата долота, вал 3 с шлицевой вставкой 7 останавливаются. При этом начинает вращаться упор 6 в правом направлении и собачки под действием пружин 12 отжимаются из своего положения, показанного на фиг. 14 и входят в пазы 8 шлицевой вставки 7. В этом положении стопорный механизм переводника закрывается.In case of sticking the bit, the shaft 3 with the spline insert 7 stops. In this case, the stop 6 begins to rotate in the right direction and the dogs under the action of the springs 12 are wrung out from their position shown in FIG. 14 and enter the grooves 8 of the spline insert 7. In this position, the locking mechanism of the sub is closed.

При вращении вала 3, шлицевая вставка 7 вращается на валу в правом направлении и собачки 9 сначала проскальзывают по пазам 8 шлицевой вставки 7. При достижении высоких оборотов вала, собачки за счет гидродинамической силы преодолевают усилие пружин 12 и каждая из них упирается поверхностью 26 в поверхность паза 24 упора 6 (фиг. 14). При этом исключается трение собачек о вставку 7. Когда вал не вращается, то вращается корпус 1 с закрепленным в нем упором 6 вместе с собачками и кольцами 11 в правом направлении. За счет упругости пружин собачки отжимаются в пазы 8 вставки 7 (фиг. 15, 19), при этом каждая из них упирается поверхностью 34 (фиг. 21) в паз 8 вставки 7 и поверхностью 36 - в паз 24 упора 6 так, как это показано на фиг. 15, при этом происходит установка собачек в рабочее положение. В этом случае момент вращения с корпуса 1 передается на вал 3. В этом варианте пружины 12 каждой собачки 9 упираются в поверхности 31 и 32 собачки 9 (фиг. 18) и в поверхности 25 паза 24 упора 6.When the shaft 3 rotates, the spline insert 7 rotates on the shaft in the right direction and the dogs 9 first slip along the grooves 8 of the spline insert 7. When the shaft reaches high revolutions, the dogs overcome the force of the springs 12 due to hydrodynamic force and each of them abuts the surface 26 against the surface the groove 24 of the stop 6 (Fig. 14). This eliminates the friction of the dogs on the insert 7. When the shaft does not rotate, the case 1 rotates with the stop 6 fixed in it along with the dogs and rings 11 in the right direction. Due to the elasticity of the springs, the dogs are squeezed into the grooves 8 of the insert 7 (Fig. 15, 19), while each of them rests against the surface 34 (Fig. 21) in the groove 8 of the insert 7 and the surface 36 - in the groove 24 of the stop 6, as this shown in FIG. 15, while the installation of the dogs in the working position. In this case, the torque from the housing 1 is transmitted to the shaft 3. In this embodiment, the springs 12 of each dog 9 abut against the surface 31 and 32 of the dog 9 (Fig. 18) and in the surface 25 of the groove 24 of the stop 6.

Описанные выше два варианта конструкции переводника позволяют при фиксации механизма переводника передавать момент вращения от ротора на долото через вал турбобура. Для предотвращения поломки валов, в стопорном переводнике предусмотрена более надежная их защита путем проворачивания стопорного механизма в случае превышения допустимого момента вращения на валу турбобура. Для замены переводника, его с колонны снимают, для этого корпус 1 переводника фиксируют, вращают верхнюю часть бурильной колонны в направлении ее отвинчивания от верхнего резьбового конца 4, затем фиксируют нижнюю часть бурильной колонны и отвинчивают нижний резьбовой конец 4 корпуса 1 переводника с верхнего резьбового конца бурильной колонны. После освобождения изношенного переводника вместо него устанавливают в колонне новый переводник в обратной последовательности. Такая автономность переводника позволяет применять его в бурильных колоннах в качестве легко заменяемого узла бурильной колонны, что оказывает существенное влияние на снижение трудоемкости монтажно-демонтажных работ. Поскольку переводник на его нижнем конце имеет нижний резьбовой конец выполнен в виде конуса, а сверху переводник имеет верхний резьбовой конец в виде раструба, то такое выполнение позволяет устанавливать переводник сверху турбобура, что позволяет уменьшить инерционные нагрузки на элементы переводника от вращающихся масс бурильной колонны и в итоге положительно влиять на повышение ресурса переводника. Описанные выше два варианта конструкции переводника позволяют при стопорении механизма переводника передавать момент вращения от ротора на долото через вал турбобура, для предотвращения поломки которого в стопорном переводнике предусмотрена защита путем проворачивания кольцевого упора стопорного механизма в случае превышения допустимого момента вращения на валу турбобура.The two options for the design of the sub described above allow, when fixing the mechanism of the sub, to transmit the torque from the rotor to the bit through the shaft of the turbodrill. To prevent damage to the shafts, the locking sub provides more reliable protection by turning the locking mechanism in case of exceeding the permissible torque on the shaft of the turbodrill. To replace the sub, it is removed from the column, for this the sub body 1 is fixed, the upper part of the drill string is rotated in the direction of unscrewing it from the upper threaded end 4, then the lower part of the drill string is fixed and the lower threaded end 4 of the housing 1 of the sub is unscrewed from the upper threaded end drill string. After releasing a worn out sub, a new sub is installed in the column in the reverse order instead. Such autonomy of the sub allows it to be used in drill strings as an easily replaceable drill string assembly, which has a significant effect on reducing the complexity of installation and dismantling work. Since the sub at its lower end has a lower threaded end made in the form of a cone, and on top of the sub has an upper threaded end in the form of a bell, this design allows you to install the sub on top of the turbodrill, which reduces the inertial loads on the elements of the sub from the rotating masses of the drill string and into As a result, positively affect the increase in the resource of the sub. The two design options of the sub described above allow, when locking the sub mechanism, to transmit the moment of rotation from the rotor to the bit through the shaft of the turbo drill, to prevent breakage of which the stop sub is protected by turning the stop ring of the stop mechanism if the permissible torque on the turbo drill shaft is exceeded.

Для замены переводника, его с колонны снимают, для этого корпус 1 переводника фиксируют, вращают верхнюю часть бурильной колонны в направлении ее отвинчивания от верхнего резьбового конца 4, затем фиксируют нижнюю часть бурильной колонны и отвинчивают верхний резьбовой конец 4 корпуса 1 переводника с верхнего резьбового конца бурильной колонны. После освобождения изношенного переводника вместо него устанавливают в колонне новый переводник в обратной последовательности. Такая автономность переводника позволяет применять его в бурильных колоннах в качестве легко заменяемого узла бурильной колонны, что оказывает существенное влияние на снижение трудоемкости монтажно-демонтажных работ. Поскольку переводник на его нижнем конце имеет нижний резьбовой конец в виде раструба, а сверху переводник имеет верхний резьбовой конец в виде конуса, то такое выполнение позволяет устанавливать переводник сверху турбобура, что позволяет уменьшить инерционные нагрузки на элементы переводника от вращающихся масс бурильной колонны и в итоге положительно влиять на повышение ресурса переводника.To replace the sub, it is removed from the column, for this the sub body 1 is fixed, the upper part of the drill string is rotated in the direction of unscrewing it from the upper threaded end 4, then the lower part of the drill string is fixed and the upper threaded end 4 of the housing 1 of the sub is unscrewed from the upper threaded end drill string. After releasing a worn out sub, a new sub is installed in the column in the reverse order instead. Such autonomy of the sub allows it to be used in drill strings as an easily replaceable drill string assembly, which has a significant effect on reducing the complexity of installation and dismantling work. Since the sub at its lower end has a lower threaded end in the form of a socket, and on top of the sub has a upper threaded end in the form of a cone, this design allows you to install the sub on top of the turbodrill, which reduces the inertial loads on the elements of the sub from the rotating masses of the drill string and, as a result have a positive effect on increasing the resource of a sub.

Представленные выше два варианта конструкции стопорного переводника повышают ресурс работы описанной конструкции за счет уменьшения износа рабочих элементов механизма переключения переводника, а также за счет расположения переводника над турбобуром, что уменьшает нагрузки на рабочие элементы переводника.The two design options of the locking sub presented above increase the service life of the described design by reducing the wear of the working elements of the switching mechanism of the sub, as well as by positioning the sub above the turbodrill, which reduces the load on the working elements of the sub.

Варианты стопорного переводника обеспечивают его автономность и позволяют применять переводник в качестве отдельного, легко заменяемого узла бурильной колонны, причем варианты конструкции переводника существенно повышают его ресурс и надежность путем уменьшения износа рабочих поверхностей его элементов при выводе долота из прихваченного состояния. Благодаря тому, что переводник соединяется резьбовым соединением с верхней резьбовой частью турбобура, вал переводника автоматически соединяется с валом турбинной секции через шлицевое соединение, что существенно снижает трудоемкость монтажно-демонтажных работ, связанных с установкой стопорного переводника на бурильной колонне в случае его замены. Поскольку стопорный переводник устанавливается отдельным узлом сверху турбобура, то значительно упрощается изготовление турбобуров и появляются возможность установки переводника на турбобур, не имеющего стопорного переводника, а также возможность заменять стопорный переводник, в случае его поломки, непосредственно на буровой без разборки самого турбобура.Variants of the locking sub ensure its autonomy and allow the sub to be used as a separate, easily replaceable drill string assembly; moreover, the design variants of the sub significantly increase its service life and reliability by reducing wear on the working surfaces of its elements when removing the bit from a stuck condition. Due to the fact that the sub is connected by a threaded connection to the upper threaded part of the turbodrill, the sub shaft is automatically connected to the shaft of the turbine section through a spline connection, which significantly reduces the complexity of installation and dismantling work associated with the installation of the retainer sub on the drill string if it is replaced. Since the retainer sub is installed as a separate unit on top of the turbodrill, the manufacture of turbodrills is greatly simplified and it becomes possible to install the sub on a turbodrill that does not have a retainer sub, as well as the ability to replace the retainer sub, if it breaks, directly on the rig without disassembling the turbodrill itself.

Технический результат получен путем упрощения соединения переводника с турбобуром в процессе съема и установки переводника. При необходимости такой стопорный переводник можно присоединять к турбобуру путем его навинчивания на турбобур, либо отсоединять его от турбобура и заменять на другой стопорный переводник без их разборки, отрицательно влияющей на ресурс. Причем автономность стопорного переводника позволяет проводить указанные операции в условиях эксплуатации бурильной колонны на буровой.The technical result is obtained by simplifying the connection of the sub with the turbodrill during the removal and installation of the sub. If necessary, such a locking sub can be connected to the turbodrill by screwing it onto the turbodrill, or disconnected from the turbodrill and replaced with another locking sub without disassembling them, which negatively affects the resource. Moreover, the autonomy of the retainer sub allows you to carry out these operations in the conditions of operation of the drill string on the rig.

Также благодаря тому, что переводник соединяется резьбовым соединением с верхней резьбовой частью турбобура, вал переводника автоматически соединяется с валом турбинной секции турбобура через разъемные соединения, что существенно снижает трудоемкость монтажно-демонтажных работ, связанных с установкой стопорного переводника на бурильной колонне в случае его замены.Also, due to the fact that the sub is connected by a threaded connection to the upper threaded part of the turbo-drill, the sub shaft is automatically connected to the shaft of the turbine section of the turbo-drill through detachable connections, which significantly reduces the complexity of installation and dismantling work associated with the installation of the retainer sub on the drill string if it is replaced.

Claims

1. Lock sub, comprising a tubular housing with upper and lower conical joints at the ends, a shaft located in the housing on the supports and a locking mechanism connected thereto, including a tubular stop, in the cavity of which an annular insert connected to the shaft with radially arranged thrust bearings is located grooves evenly spaced around the circumference of the annular insert, in each thrust groove there is a spring-loaded locking dog rotatable on the axis, the ends of the axis of which are located in the holes of the rings, located in the cavity of the tubular stop and adjacent to the ends of the annular insert from its two ends, each dog is spring-loaded with torsion springs so that it can be pressed into the stop groove of the tubular stop in the closed position so that it is located in the persistent groove of the ring insert and one end abuts or in the radial recess of the stop, or in the protrusion of the groove made in the annular insert, and each radial recess of the stop forms a stop groove for interacting with the end face of the dog, characterized in that on the outer surface of the shaft Slots are made, the rings are connected to the tubular stop and adjacent to the ends of the annular insert, which is made with slots on its inner surface, and the slots of the annular insert are mounted on the splines of the shaft on both sides, while the upper conical connection of the housing is made in the form of a threaded conical expanding outward an external thread is made on its inner surface and on the outer surface of the lower conical connection of the housing, while the locking mechanism is located and secured between the supports, the lower surfaces Each dog of the locking mechanism is made flat with the vertex facing outward, and one lower flat surface of the dog is made short - it is shorter than its other lower flat surface, which is made long - and in the working position of each dog, when it is engaged with the tubular stop and an annular insert, the dog rests with its lower long surface on the surface of the groove of the annular insert, and in the idle position of each dog, when it is in the persistent groove of the annular insert, with achkan relies short bottom surface to the surface of the groove and in this inoperative position the pawl between each of its upper surface and an annular surface of the insert is formed on the perimeter of the annular insert uninterrupted annular gap.

2. The locking sub according to claim 1, characterized in that the angle between the lower flat working surfaces of the dog is within 110-160 °, one flat surface is shorter than the other flat surface of the dog, the axis of the dog is located in the area of the short flat surface of the dog, in the axis area a depression is made - a ledge, to which one end of the spring abuts, the other end of which abuts against the recess of the annular insert, lateral surfaces transverse to the axis are made with angular recesses parallel to the upper surface of the dog, each corner oic recess arranged to lock it in a ring adjacent to it and limits exit pawl beyond the outer surface diameter of the adjacent ring when rotating the pawl under the action of centrifugal force.

3. The locking sub according to claim 2, characterized in that a torsion spring is installed at each end of the dog’s axis, each dog having two end surfaces located across the dog’s axis, and each dog’s angular notch is made along the radius of the body of revolution and it is parallel to the outer the upper surface of the dog.

4. A locking sub, comprising a tubular housing with upper and lower conical joints at the ends, a shaft located in the housing on the supports and a locking mechanism connected thereto, including a tubular stop, in the cavity of which an annular insert connected to the shaft with radially arranged thrust bearings is located grooves evenly spaced around the circumference of the annular insert, in each thrust groove there is a spring-loaded locking dog rotatable on the axis, the ends of the axis of which are located in the holes of the rings, located in the plane of the annular insert and adjacent to the ends of the tubular stop from its two ends, each dog is spring-loaded with torsion springs with the possibility of pressing it into the thrust groove of the annular insert into the “closed” position so that it is located in the thrust groove of the annular insert and one of its ends abuts or in the radial recess of the stop, or in the protrusion of the groove made in the annular insert, and each radial recess of the stop forms a stop groove for interacting with the end face of the dog, characterized in that on the outer surface and the splines are made, the rings are connected to the tubular stop and are adjacent to the ends of the annular insert on both sides, which is made with the splines on its inner surface and the splines of the annular insert are mounted on the splines of the shaft, while the upper conical connection of the housing is made in the form of an outwardly expanding conical socket with thread on its inner surface, and on the outer surface of the lower conical connection of the housing an external thread is made, while the locking mechanism is located and secured between the supports, the lower surface Each dog of the locking mechanism is made flat and in the working position of each dog, when it is engaged with the tubular stop and the ring insert, the dog rests its lower flat surface on the surface of the groove of the ring insert, and in the idle position of each dog, when it is in the groove a tubular stop, between each of its lower flat surface and the surface of the annular insert is formed around the perimeter of the annular insert a continuous annular gap, and the depth of each groove of the tubular stop is more than the thickness of the dog located in it.

5. The locking sub according to claim 4, characterized in that each dog has an angular recess under one end of the spring, the other end of which abuts against the adjacent surface of the tubular stop, and in the side view the dog has an upper flat working surface formed by the upper part of the dog, lower a flat working surface formed by the lower part of the dog, front and rear flat ends located at right angles to the lower flat working surface, left and right corner recesses.

6. Locking sub 4 and 5, characterized in that the axis of each dog is located in the upper part of the dog so that a gap is formed between each end part of the axis and the lower part of the dog, and the surface of one end of the lower part of the dog is made flat with an upper angle rounded by the radius of the body of revolution, and the surface of the other end of the dog is semicircular and this surface consists of two half-surfaces, one of which is a continuation of the lower part of the dog, and the other half-surface is a continuation of the upper part of the dog, and in In the middle part of the dog, these semi-surfaces merge into one continuous surface made along the radius of the body of revolution and this radius is equal to the radius of the body of rotation of the upper corner of the lower part of the dog.