устройство для отворачивания труб в скважине

Формула изобретения

Устройство для отворачивания труб в скважине, включающее ведущий вал с промывочной полостью, якорь с подпружиненными плашками и уплотнительными кольцами, планетарный редуктор, отличающееся тем, что в якоре установлены фиксаторы, размещенные между плашками и уплотнительным кольцом вала, установленным в нижней части якоря, а вал имеет радиальные отверстия, расположенные напротив фиксаторов, для обеспечения подачи промывочной жидкости из промывочной полости вала на его поверхность, и пазы, в которые своей торцевой поверхностью входят фиксаторы с возможностью радиального перемещения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной, газовой и горнодобывающей промышленности, а именно к устройствам для отворачивания труб в скважине при аварии, эксплуатации и освоении.

Известно устройство для разъединения труб, имеющее ведомый и ведущий валы, планетарный редуктор, барабанное тормозящее устройство, см. заявку 3625898 по кл. Е 21 В 31/20, опубл. 1988 г.

Конструкция этого устройства не надежна при эксплуатации.

Известно устройство для развинчивания труб в скважине, содержащее полый вал, якорь с тормозными плашками, редуктор, см. авторское свидетельство СССР 1745877 по кл. Е 21 В 31/00, опубл. 1992 г.

В этом устройстве якорящий узел выполнен в виде гидроцилиндра с поворотным ротором и фигурным кулачком, что усложняет конструкцию.

Известно устройство для отворачивания труб в скважине, в котором узел торможения выполнен в виде ступенчатой втулки, взаимодействующей с заклинивающими плашками, см. патент Российской Федерации 2132925 по кл. Е 21 В 31/00, опубл. 1999 г.

В этом устройстве заклинивающие плашки выполнены в виде шлипс-якорей, свободно связанных между собой, ступенчатая втулка имеет расточку, в которой размещен подвижно скользящий поршень, кроме того, в ступенчатой втулке жестко установлена конусная втулка, между которой и поршнем размещены шлипс-якоря с возможностью свободного скольжения по направляющим пазам конусной втулки, что обуславливает усложнение конструкции узла торможения и снижает надежность устройства.

Известно устройство для отворачивания труб в скважине, включающее корпус с пазами, в которых установлены заякоривающие плашки, выдвижение которых происходит в результате перепада давления, созданного промывочной жидкостью, см. патент Российской Федерации 2023862 по кл. Е 21 В 31/00, опубл. 1994 г.

В этом устройстве плашки выполнены однорядными, что обусловливает ненадежность при эксплуатации.

Известно устройство для отворачивания труб в скважине, включающее ведущий вал, якорь, планетарный редуктор, см. патент Российской Федерации 1816841 по кл. Е 21 В 31/00, опубл. 1993 г.

В этом устройстве якорь выполнен в виде конусной втулки и имеет радиально-подвижный упор, жестко связанный с корпусом устройства и опорой, помещенной между корпусом и валом, и жестко связанный с конусной втулкой, имеющей наклонные пазы для заклинивающих плашек, что усложняет конструкцию и снижает надежность.

Известно устройство для отворачивания труб в скважине, включающее ведущий вал с промывочной полостью, якорь с плашками, планетарный редуктор, см. авторское свидетельство СССР 1737100 по кл. Е 21 В 31/00, опубл. 1992.

Данное технической решение принято за прототип настоящего изобретения.

Однако оно обладает рядом недостатков.

Устройство-прототип имеет якорь, который не надежен при эксплуатации, а все устройство сложно по конструктивному выполнению.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи повышения надежности, упрощения конструкции при расширении функциональных возможностей устройства.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в устройстве для отворачивания труб в скважине, включающем ведущий вал с промывочной полостью, якорь с плашками, планетарный редуктор, в якоре установлены фиксаторы, размещенные между плашками и уплотнительным кольцом якоря, в нижней его части, с валом, а на валу, напротив фиксаторов, выполнены радиальные отверстия из промывочной полости вала на его поверхность и пазы, в которые своей торцевой поверхностью входят фиксаторы с возможностью радиального перемещения.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.

В предложенном техническом решении повышение надежности устройства при расширении функциональных возможностей (путем повышения надежности работы гидравлического якоря) и упрощение конструкции достигается установкой в якоре фиксаторов, взаимодействующих с промывочной полостью вала и размещенных в пазах вала.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии завяленного технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:

на фиг.1 - устройство для отворачивания труб в скважине;

на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 (сечение якоря по оси плашек);

на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1 (сечение якоря по оси фиксаторов);

на фиг.4 - сечение В-В на фиг.1 (сечение ведомого вала).

Устройство для отворачивания труб в скважине состоит из:

- ведущего вала 1;

- якоря 2;

- планетарного редуктора 3;

- ведомого вала 4;

- переводника 5.

Ведущий вал 1 с ведущим зубчатым колесом 6 выполнен полым с промывочной полостью 7 и ступенчатым с полостью меньшего диаметра 8 и большего диаметра 9 и имеет паз 10 и отверстия 11 и 12, находящиеся напротив плашек и фиксаторов соответственно.

Якорь 2 снабжен плашками 13, с возможностью радиального перемещения относительно вала 1, внутри которых расположены пружины 14, и снабжен фиксаторами 15 с пружинами 16, кроме того, на якоре 2 выполнена ось 17. В верхней части якоря 2 имеется уплотнительное кольцо 18, а в нижней части уплотнительное кольцо 19 с валом 1.

Планетарный редуктор 3 содержит корпус 20 с зубчатым венцом 21 и сателлиты 22, закрепленные на оси 17 якоря 2. В нижней части корпуса 20 выполнена цилиндрическая полость 23 для ведомого вала 4 с возможностью осевого перемещения в ней.

Ведомый вал 4 выполнен ступенчатым с цилиндрической ступенью 24 и ступенью 25 для крепления инструмента, которая выполнена квадратной.

Переводник 5 соединяет насосно-компрессорные трубы 26 с ведущим валом 1.

Работа устройства для отворачивания труб в скважине заключается в следующем.

Устройство верхним концом вала 1 через переводник 5 крепится к насосно-компрессорным трубам 26, а к ступени 25 ведомого вала 4 присоединяют метчик. Собранное таким образом устройство медленно опускают в скважину до упора с аварийной трубой. Придают сжимающую осевую нагрузку 20-30 кН, включают подачу промывочной жидкости. Промывочная жидкость поступает в полость 7, так как полость 8 намного меньше полости 9, в полости 7 возникает давление большее, чем в полости 23, куда она истекает. За счет разности давлений в полости 7 и полости 23 плашки 13 и фиксаторы 15 перемещаются радиально, сжимая пружины 14 и 16. Плашки 14 внедряются в стенку эксплуатационной колонны и фиксируют якорь 2 от разворота в правую сторону, а фиксаторы 15 выходят из зацепления с пазами 10 в валу 1, освобождая его для вращения относительно якоря 2, при этом осуществляют правое вращение труб 26 и вал 1, имеющего зубчатое колесо 6. Через сателлиты 22, закрепленные на оси 17 якоря 2, вращение передается корпусу 20 (зубчатым венцом 21) планетарного редуктора 3, который вращается влево, нарезая метчиком резьбу в аварийной трубе. По мере нарезки резьбы метчик опускают вниз и вал 4 выходит из полости 23. После внедрения метчика в аварийную трубу ее отвинчивают или поднимают. Если отворот не получился и появилась необходимость во вращении инструмента в правую сторону, выключают подачу промывочной жидкости. Тогда пружины 14 и 16 возвращают плашки 13 и фиксаторы 15 в исходное положение (прижимают их к валу 1), а при правом вращении вала 1 фиксаторы 15 заходят в пазы 10, блокируя вращение вала 1 относительно якоря 2. Оси 17 сателлитов 22 не смогут перемещаться по окружности и сателлиты 22 заблокируют вращение корпуса 20. Вал 4 будет вращаться вправо и позволит отсоединиться от аварийной трубы. Таким образом, устройство позволяет при постоянном вращении буровой колонны труб 26 вправо иметь силовое вращение инструмента или влево (рабочее направление), или вправо (отворот) посредством включения или выключения подачи промывочной жидкости в полость 7, а значит через отверстия 11 и 12 на плашки 13 и фиксаторы 15, при этом якорь 2 в верхней и нижней частях имеет уплотнительные кольца 18 и 19 с валом 1.

Предложенное устройство может быть изготовлено промышленным способом, что подтверждают испытания опытной партии, и это обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию "промышленная применимость".

Использование заявленного решения позволяет:

- повысить надежность и упростить конструкцию устройства, так как в гидравлическом якоре установлены кроме плашек фиксаторы, а на вале выполнены пазы для размещения фиксаторов;

- расширить функциональные возможности устройства, так как установка фиксаторов и выполнение отверстий в валу напротив фиксаторов обеспечивают и правый, и левый реверс редуктора с помощью промывочной жидкости.