UA144078U - Пристрій для розгвинчування труб у свердловині - Google Patents

Abstract

Пристрій для розгвинчування труб у свердловині містить порожнистий циліндричний корпус, з розміщеним у нижній частині лівим перехідником, правий перехідник, розміщений у верхній частині пристрою, анкерний вузол з фіксуючими елементами, реверсивний механізм у вигляді планетарного редуктора, який складається із ведучого пустотілого вала-шестірні, водила із сателітами, які встановлені із можливістю взаємодії пустотілим валом-шестірнею та зубчастою поверхнею, виконаною на внутрішній циліндричній поверхні порожнистого циліндричного корпусу пристрою, а сам пустотілий вал-шестірня встановлений на підшипниках кочення з можливістю обертання відносно корпусу пристрою, та засіб для спрацювання анкерного вузла. Анкерний вузол містить корпус, який нерухомо з'єднаний з водилом, і встановлений на середній частині вала-шестірні, та фіксуючі елементи, які виконані з можливістю обертання навколо осей паралельних до осі пристрою, зовнішня робоча циліндрична поверхня фіксуючих елементів виконана переміщенням твірної по частині спіралі Архімеда. Засіб для спрацювання анкерного вузла містить розпірну втулку, яка встановлена з можливістю обмеженого осьового переміщення по шліцьовій поверхні, виконаній на верхній частині вала-шестірні. Анкерний вузол містить також упорні водила, які нерухомо закріплені на верхній торцевій поверхні фіксуючих елементів і виконані у вигляді циліндричних стрижнів із сферичними закінченнями, регулювальну гайку, що накручена на різьбовій поверхні, виконаній на валу-шестірні нижче шліцьової поверхні. Анкерний вузол містить також пружину, встановлену між верхньою торцевою поверхнею регулювальної гайки та розпірною втулкою, нижня торцева поверхня якої виконана у вигляді конуса, розміщеного з можливістю взаємодії із сферичними закінченнями упорних водил, а на верхній частині нерухомо закріплено правий перехідник. При цьому водило разом із корпусом анкерного вузла виконані із можливістю обмеженого осьового переміщення по зовнішній циліндричній поверхні вала-шестірні.

Description

Корисна модель належить до області нафтогазової промисловості, зокрема до глибинних пристроїв, які використовуються при капітальному ремонті свердловин для вилучення труб прихопленої колони із свердловини шляхом відгвинчування їх за допомогою ловильного інструменту та колони бурильних труб з правою різьбою, які традиційно використовуються при бурінні.

Відомий пристрій для розгвинчування труб у свердловині ІА. с. СРСР Мо 1146411, МПК Е21В 31/00 від 23.0.1985 Бюл. Мо 1), який містить корпус, верхню (ведучу) і нижню (ведену) труби з приєднувальною різьбою, для приєднання до колони бурильних труб та ловильного інструменту відповідно, анкерний вузол (якір) з фіксуючими елементами у вигляді еластичних камер, реверсивний механізм у вигляді конічного редуктора. Відомий пристрій містить також засіб для спрацювання анкерного вузла, який складається із дросельної гайки, закрученої в нижньому кінці верхнього (ведучого) вала. Засіб приводить у дію анкерний вузол шляхом подачі у колону ловильних труб промивальної рідини, яка за рахунок перепаду тиску в дросельній гайці створює відповідний тиск у анкерному вузлі, надходить у еластичні камери, розширює їх до контакту із внутрішньою поверхнею обсадної труби.

Суттєвими обмеженнями у використанні відомого пристрою є низька надійність фіксації пристрою тиском промивальної рідини, а також використання еластичних камер як фіксуючих елементів, оскільки вони можуть бути пошкоджені при спусканні пристрою у свердловину.

Відомий також пристрій для розгвинчування труб у свердловині (А. с. СРСР Мо 1559104,

МПК Е21В 31/00 від 23.04.1990 Бюл. Мо 15), який містить порожнистий циліндричний корпус, з розміщеною у нижній частині трубою з приєднувальною різьбою, пустотілий вал з різьбою на верхній частині для приєднання до ловильної колони, анкерний вузол (якір) з фіксуючими (висувними) елементами, реверсивний механізм у вигляді тягового ланцюга, який взаємодіє із зубчастим вінцем, встановленим на порожнистому валу, і зубчастим вінцем, виконаним на внутрішній поверхні порожнистого циліндричного корпусу пристрою. Відомий пристрій містить також засіб для спрацювання анкерного вузла, який складається із дросельної гайки, встановленої в нижньому кінці порожнистого вала. Засіб приводить у дію анкерний вузол шляхом подачі у колони ловильних труб промивальної рідини, яка за рахунок перепаду тиску в дросельній гайці створює в корпусі анкерного вузла тиск на фіксуючі елементи.

До недоліків відомого пристрою можна віднести наступні: - низький коефіцієнт корисної дії реверсивного механізму, що не дозволяє створювати достатні крутні моменти, необхідні для врізання ловильного інструменту і наступного відгвинчування труб. Пояснюється це значним тертям тягового ланцюга об зовнішню циліндричну поверхню корпусу анкерного вузла; - технологічна складність виготовлення окремих елементів пристрою, зокрема зубчастого вінця на внутрішній поверхні корпусу.

Відомий пристрій для розгвинчування труб у свердловині (Патент України Мо 45428, МПК

Е218 31/00 від 15.04.2002 Бюл. Мо 4), вибраний як близький аналог, який містить порожнистий циліндричний корпус, з розміщеним у нижній частині лівим перехідником, правий перехідник, розміщений у верхній частині пристрою, анкерний вузол з фіксуючими елементами, реверсивний механізм у вигляді планетарного редуктора, який складається із ведучого пустотілого вала-шестірні, водила із сателітами, які встановлені із можливістю взаємодії з валом-шестірнею та зубчастою поверхнею, виконаною на внутрішній циліндричній поверхні корпусу пристрою, а сам вал-шестірня встановлений на підшипниках кочення з можливістю обертання відносно корпусу пристрою, та засіб для спрацювання анкерного вузла.

Особливістю відомого пристрою є те, що фіксуючі елементи анкерного вузла виконані у вигляді клинових плашок, що мають можливість, рухаючись по пірамідальних гранях корпусу пристрою, висуватись у радіальному напрямку і взаємодіяти своєю робочою твердосплавною поверхнею із внутрішньою стінкою обсадної труби, що забезпечує надійну фіксацію пристрою.

Крім цього, засіб для спрацювання анкерного вузла у відомому пристрої виконаний у вигляді складного кулькового механізму з фрикційним кільцем, який спрацьовує при обертанні колони бурильних труб за рахунок пригальмовування фрикційного кільця.

Недоліками відомого пристрою є наступне: - використання в анкерному вузлі клинових плашок, встановлених на напрямних типу "ластівчин хвіст" (див. фіг. З опису відомого пристрою) суттєво ускладнює конструкцію пристрою, знижує його експлуатаційну надійність, оскільки попадання абразивних частинок (яких достатньо у вибої свердловини) у такі напрямні може призвести до заклинювання і, відповідно, - не спрацювання пристрою; - низька надійність засобу для спрацювання анкерного вузла, оскільки його робота бо заснована на використанні процесу пригальмовування фрикційного кільця. При цьому процеси тертя в умовах роботи пристрою достатньо нестабільні, через вплив вібрацій, промивальної рідини тощо; - використання в анкерному вузлі пристрою клинового механізму суттєво обмежує величину висування плашок в радіальному напрямку, що не забезпечує можливості застосування відомого пристрою в обсадних колонах різних діаметрів без заміни фіксуючих елементів.

Задачею корисної моделі є розроблення конструкції пристрою для розгвинчування труб у свердловині з підвищеною надійністю роботи та покращеними технологічними можливостями, що досягається за рахунок надання робочим поверхням фіксуючих елементів анкерного вузла особливої форми, розміщення фіксуючих елементів з можливістю провертання відносно осей, паралельних до осі пристрою, а також виконання засобу для спрацювання анкерного вузла у вигляді просторового кулачкового механізму.

Поставлена задача вирішується тим, що у патентованому пристрої для розгвинчування труб у свердловині, який містить порожнистий циліндричний корпус, з розміщеним у нижній частині лівим перехідником, правий перехідник, розміщений у верхній частині пристрою, анкерний вузол з фіксуючими елементами, реверсивний механізм у вигляді планетарного редуктора, який складається із ведучого пустотілого вала-шестірні, водила із сателітами, які встановлені із можливістю взаємодії з пустотілим валом-шестірнею та зубчастою поверхнею, виконаною на внутрішній циліндричній поверхні порожнистого циліндричного корпусу пристрою, а сам пустотілий вал-шестірня встановлений на підшипниках кочення з можливістю обертання відносно корпусу пристрою, та засіб для спрацювання анкерного вузла, згідно з корисною моделлю, анкерний вузол містить корпус, який нерухомо з'єднаний з водилом і встановлений на середній частині вала-шестірні, та фіксуючі елементи, які виконані з можливістю обертання навколо осей, паралельних до осі пристрою, зовнішня робоча циліндрична поверхня фіксуючих елементів виконана переміщенням твірної по частині спіралі Архімеда, а засіб для спрацювання анкерного вузла містить розпірну втулку, яка встановлена з можливістю обмеженого осьового переміщення по шліцьовій поверхні, виконаній на верхній частині вала-шестірні, анкерний вузол містить також упорні водила, які нерухомо закріплені на верхній торцевій поверхні фіксуючих елементів і виконані у вигляді циліндричних стрижнів із сферичними закінченнями, регулювальну гайку, що нагвинчена на різьбовій поверхні, виконаній на вал-шестірні нижче

Зо шліцьової поверхні, крім того, анкерний вузол містить також пружину, встановлену між верхньою торцевою поверхнею регулювальної гайки та розпірною втулкою, нижня торцева поверхня якої виконана у вигляді конуса, розміщеного з можливістю взаємодії із сферичними закінченнями упорних водил, а на верхній частині нерухомо закріплено правий перехідник, причому водило разом із корпусом анкерного вузла виконані із можливістю обмеженого осьового переміщення по зовнішній циліндричній поверхні вала-шестірні.

Виконання зовнішньої робочої циліндричної поверхні фіксуючих елементів переміщенням твірної по частині спіралі Архімеда та надання можливості провертання фіксуючих елементів навколо осей, паралельних до осі пристрою, для зміни зовнішнього діаметра пристрою, забезпечує більшу площу взаємодії із внутрішньою поверхнею обсадної труби, що запобігає її контактним ушкодженням, які можуть бути джерелом її майбутніх руйнувань. Крім цього, запропонована конструкція фіксуючих елементів забезпечує можливість застосування патентованого пристрою в обсадних колонах різних діаметрів без заміни самих фіксуючих елементів.

Виконання засобу для спрацювання анкерного вузла у вигляді упорних водил - циліндричних стрижнів із сферичними закінченнями, які можуть взаємодіяти із конусною нижньою торцевою поверхнею розпірної втулки, що встановлена з можливістю обмеженого осьового переміщення по шліцьовій поверхні, виконаній на верхній частині вала-шестірні, формують своєрідний просторовий кулачковий механізм. Його дія полягає у тому, що при осьовому переміщенні розпірної втулки вниз пристрою (при досягненні ловильним інструментом обірваної колони бурильних труб), конусна поверхня взаємодіє із сферичними закінченнями упорних водил, які нерухомо закріплені на верхній торцевій поверхні фіксуючих елементів, провертаючи їх в сторону збільшення зовнішнього діаметра пристрою, надійно фіксуючи його в обсадній колоні.

Введення у конструкцію регулювальної гайки надає можливість зміни величини осьового переміщення водила разом із корпусом анкерного вузла по зовнішній циліндричній поверхні вала-шестірні і забезпечує необхідну величину осьового руху ловильного інструменту в залежності від його параметрів під час врізання у тіло обірваних бурильних труб та їх розгвинчування.

Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де зображені на: 60 - фіг. 1 - Схема пристрою, загальний вигляд, поздовжній розріз;

- фіг. 2 - Розріз А-А на фіг. 1; - фіг. З - Переріз Б-Б на фіг. 1; - фіг. 4 - Розріз В-В на фіг. 1.

Пристрій для розгвинчування труб містить порожнистий циліндричний корпус 1 (фіг. 1), на внутрішній циліндричній поверхні якого виконана зубчаста поверхня 2, а на нижній частині закріплений лівий перехідник 3. Всередині корпусу 1 встановлено пустотілий ведучий вал- шестірня 4, верхній кінець якого виконано у вигляді шліцьової поверхні 5 (фіг. 1 і 2), ближче до нижнього кінця на вал-шестірні 4 виконано зубчасту поверхню 6 (фіг. 1). Сам вал-шестірню 4 встановлено з можливістю обертання відносно корпусу 1 пристрою. Для цього між ними в нижній частині пристрою встановлені підшипники кочення 7 і 8. На верхній частині вала-шестірні 4 на шліцьовій поверхні 5 встановлена розпірна втулка 9, яка може здійснювати обмежене осьове переміщення відносно вала-шестірні 4. Обмеження цього переміщення здійснюється гайкою 10, яка нагвинчена на різьбовому кінці вала-шестірні 4 і фіксується від відгвинчування контргайкою 11. У верхній частині розпірної втулки 9, співвісно їй, за допомогою різьбового з'єднання закріплений правий перехідник 12.

Пристрій містить також реверсивний механізм 13 у вигляді планетарного редуктора, який складається із ведучого пустотілого вала-шестірні 4 (фіг. 1 ї 3), водила 14 із сателітами 15, які встановлено із можливістю взаємодії із зовнішньою зубчастою поверхнею 6 вала-шестірні 4 та внутрішньою зубчастою поверхнею 2, виконаною у циліндричній порожнині корпусу 1 пристрою.

Самі сателіти 15 встановлені у відповідних порожнинах 16 водила 14 на осях 17.

Пристрій для розгвинчування труб містить також анкерний вузол 18 (фіг. 1), який складається із циліндричного корпусу 19, нерухомо (наприклад різьбовим з'єднанням) закріпленого на верхній частині водила 14 і встановленого з можливістю обертання на валу- шестірні 4. Анкерний вузол 18 містить також фіксуючі елементи 20 (кількістю від З до 12) (фіг. 1 і 2), які встановлені з можливістю обертання навколо осей 21, встановлених у корпусі 19 паралельно до осі вала-шестірні 4. Зовнішню робочу циліндричну поверхню 22 фіксуючих елементів 20 виконано переміщенням твірної по спіралі Архімеда. Фіксуючі елементи 20 виготовляють із твердого матеріалу, наприклад сталі, яка оброблена відповідними методами хіміко-термічної обробки (цементації, борування, хромування, тощо) та термічної (гартування їж

Зо низьке відпускання) обробок. На самій робочій поверхні 22 виконуються насічки, або вони армуються твердосплавними вставками 23. Анкерний вузол 18 містить також пружини розтягу 24 (по кількості фіксуючих елементів 20), зусилля яких спрямоване на провертання фіксуючих елементів 20 в напрямку до осі О-О пристрою.

Крім цього, анкерний вузол 18 (фіг. 1) оснащено двома шайбами 25 і 26, які встановлено на корпусі 19 для фіксації осей 17 у осьовому напрямі.

Анкерний вузол 18 встановлений на валу-шестірні 4 з можливістю відносного обертання та обмеженого осьового переміщення на величину А, яка може змінюватися регулювальною гайкою 27, нагвинченою на різьбовій поверхні, виконаній на валу-шестірні 4 нижче шліцьової поверхні 5.

Привод анкерного вузла патентованого пристрою складається із упорних водил 28 нерухомо закріплених на верхніх торцевих поверхнях фіксуючих елементів 20 та виконаних у вигляді циліндричних стрижнів із сферичними закінченнями 29. Нижня частина розпірної втулки 9 складається із двох поверхонь: зрізаного конуса 30 та плоскої торцевої поверхні 31. Привод містить також пружину 32, встановлену між верхньою торцевою поверхнею регулювальної гайки 27 та торцевою плоскою поверхнею 31 розпірної втулки 9. Розміри та взаємне розміщення зрізаного конуса 30 та сферичних закінчень 29 упорних водил 28 передбачають їх взаємодію при русі розпірної втулки 9 (по шліцьовій поверхні 5 вала-шестірні 4) в напрямку стискання пружини 32.

Пристрій працює наступним чином.

Пристрій разом із ловильним інструментом: мітчиком, трубоуловлювачем тощо (на фіг. не показано), який закріплено до нижнього перехідника З, опускаються з ловильною колоною правих бурильних труб (на фіг. не показано) за допомогою правого верхнього перехідника 12, і спускаються в обсаджену свердловину (на фіг. не показано) до стикування ловильного інструменту (на фіг. не показано) з верхнім кінцем колони прихоплених труб. Подальше опускання призводить до руху верхнього перехідника 12 разом із розпірною втулкою 9 по шліцьовій поверхні 5 вала-шестірні 4, стискаючи при цьому пружину 32. Конусна поверхня 30 розпірної втулки 9 вступає у контакт із сферичними закінченнями 29 упорних водил 28, внаслідок чого на них починає діяти зусилля, спрямоване в напрямку від осі О-О пристрою.

Оскільки упорні водила 28 нерухомо (за допомогою зварювання або механічно-різьбовим бо з'єднанням) закріплено на верхній торцевій поверхні фіксуючих елементів 20, останні,

переборюючи зусилля пружин розтягу 24, провертаються навколо своїх осей 21 відносно корпусу 19 анкерного вузла 18, переміщуючись до контакту зовнішніх циліндричних поверхонь 22 фіксуючих елементів 20 із внутрішньою стінкою обсадної колони (на фіг. не показано).

Взаємне осьове положення між сферичними закінченнями 29 упорних водил 28 та конічною поверхнею 30 розпірної втулки 9 регулюється гайкою 10, нагвинченою на різьбовий кінець вала- шестірні 4, та фіксується від розгвинчування контргайкою 11.

Шайби 25 і 26 встановлені на зовнішній циліндричній поверхні корпусу 19 зі сторони торців фіксуючих елементів 20, і запобігають осьовому переміщенню осей 21. Крім цього, шайби 25 і 26 запобігають попаданню абразивних частинок в спряження: отвори корпусу 19 - осі 21 - отвори фіксуючих елементів 20, ууоеможливлюючи заклинювання і вихід пристрою із ладу.

Подія установки пристрою і закріплення анкерного вузла в обсадній колоні фіксується індикатором ваги бурильної колони (на фіг. не показано).

Робочі поверхні 21 входять у зачеплення із стінкою обсадної колони (на фіг. не показано).

Надійність цього зчеплення забезпечується виконанням робочої поверхні фіксуючих елементів переміщенням твірної по спіралі Архімеда та нарізанням на робочій поверхні 21 фіксуючих елементів 20 насічок, або армування цих поверхонь твердосплавними вставками 23. Зчеплення фіксуючих елементів 20 із внутрішньою поверхнею стінки обсадної колони надійно фіксує анкерний вузол 18 від провертання в стовбурі обсадженої свердловини.

Починають обертання бурильної колони. Оскільки анкерний вузол уяоеможливив обертання водила 14 відносно осі О-О пристрою, планетарний редуктор 13 перетворюється у співвісний реверсивний редуктор. Обертання бурильної колони (на фіг. не показано) через верхній правий перехідник 12, розпірної втулки 9, через шліцьове з'єднання 5 передається на вал-шестірню 4 і дальше через сателіти 15, які розміщено у порожнинах 16 та встановлено на осях 17, на корпус 1 пристрою. Останній, маючи можливість обертання відносно вала-шестірні 4 на підшипниках кочення 7 і 8, приводить в лівостороннє (реверсивне) обертання нижній лівий перехідник З з ловильним інструментом (на фіг. не показано).

Після загвинчування ловильного інструменту (на фіг. не показано) в тіло аварійної обірваної труби починається розгвинчування найслабшого різьбового з'єднання в аварійній бурильній колоні.

Зо Осьові переміщення, які виникають при врізанні ловильного інструменту і відгвинчуванні труб, забезпечуються осьовим переміщенням (ковзанням) сателітів 15 вздовж зубчастих поверхонь 2 і 6 відповідно в корпусі 1 пристрою та на валу-шестірні 4 за рахунок зазору п між верхньою частиною анкерного вузла 18 і нижньою торцевою поверхнею регулювальної гайки 27. В залежності від типорозміру ловильного інструменту та різьби бурильних труб цей зазор регулюється шляхом відповідного підгвинчування регулювальної гайки 27.

Після розгвинчування найслабшого різьбового з'єднання, що фіксується індикатором ваги бурильної колони (на фіг. не показано) зупиняють обертання ловильної колони і починають її підіймання. Під дією пружини 32, розміщеної між регулювальною гайкою 27 і торцевою поверхнею 31 розпірної втулки 9, відбувається переміщення розпірної втулки 9 відносно вала- шестірні 4. При цьому, внаслідок осьового переміщення вверх конусної поверхні 30, зменшується розтискне зусилля на сферичні закінчення 29 упорних водил 28, а фіксуючі елементи 20, під дією зусилля пружин 24, повертаються у вихідне положення, розфіксовуючи пристрій відносно обсадної колони (на фіг. не показано). Пристрій разом із відгвинченою трубою або кількома трубами, підіймається із свердловини.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Пристрій для розгвинчування труб у свердловині, який містить порожнистий циліндричний корпус, з розміщеним у нижній частині лівим перехідником, правий перехідник, розміщений у верхній частині пристрою, анкерний вузол з фіксуючими елементами, реверсивний механізм у вигляді планетарного редуктора, який складається із ведучого пустотілого вала-шестірні, водила із сателітами, які встановлені із можливістю взаємодії пустотілим валом-шестірнею та зубчастою поверхнею, виконаною на внутрішній циліндричній поверхні порожнистого циліндричного корпусу пристрою, а сам пустотілий вал-шестірня встановлений на підшипниках кочення з можливістю обертання відносно корпусу пристрою, та засіб для спрацювання анкерного вузла, який відрізняється тим, що анкерний вузол містить корпус, який нерухомо з'єднаний з водилом, і встановлений на середній частині вала-шестірні, та фіксуючі елементи, які виконані з можливістю обертання навколо осей паралельних до осі пристрою, зовнішня робоча циліндрична поверхня фіксуючих елементів виконана переміщенням твірної по частині бо спіралі Архімеда, а засіб для спрацювання анкерного вузла містить розпірну втулку, яка встановлена з можливістю обмеженого осьового переміщення по шліцьовій поверхні, виконаній на верхній частині вала-шестірні, анкерний вузол містить також упорні водила, які нерухомо закріплені на верхній торцевій поверхні фіксуючих елементів і виконані у вигляді циліндричних стрижнів із сферичними закінченнями, регулювальну гайку, що накручена на різьбовій поверхні, виконаній на валу-шестірні нижче шліцьової поверхні, анкерний вузол містить також пружину, встановлену між верхньою торцевою поверхнею регулювальної гайки та розпірною втулкою, нижня торцева поверхня якої виконана у вигляді конуса, розміщеного з можливістю взаємодії із сферичними закінченнями упорних водил, а на верхній частині нерухомо закріплено правий перехідник, причому водило разом із корпусом анкерного вузла виконані із можливістю обмеженого осьового переміщення по зовнішній циліндричній поверхні вала-шестірні. 1 нн нн я м ее ви шо о БВ яко Я о А Ба в ЕМ шо МЕ НО КО ОБОХ сш ШЕ шен | МІ шин ше ее ЕН не НЕ НЕ МЕ и са зв М БЕ В ни и ЗІКА КИМ і ОСОБ б БЕЖ вк як БОМ БИ ши, я ТБ 1 КО,

   В. Зк ВЕ АЙ еВ» - іх и ни «ЖЕК о Банти в ще ше в пе ЕВ М І БЕ ви ШЕ В й ша ВЕ з ПО в веж З ее в ШУ ніш Кк во А пон. 1 КАН; ня в у ВТ п оо І НН Я Ж ВЕ А ше Бош о В ОК в Бе в з Еш Р ОВ я о. Ім о і о ЗЕ З КН КОЖ оон сій ос Зерно ОБ с І шо. ка і Б М ююКх а

   Фіг.