устройство для подъема или спуска извлекаемого вставного инструмента

Формула изобретения

Устройство для подъема или спуска извлекаемого вставного инструмента, содержащее корпус с присоединенными к нему шарнирно установленными захватными рычагами с хвостовой верхней частью и пружиной ниже шарнира, коаксиально расположенный в корпусе подпружиненный полый шток, вертлюжок для соединения с канатом, отличающееся тем, что корпус выполнен с радиальными пазами с шарнирно смонтированными в них подпружиненными собачками, наружная поверхность штока выполнена с кольцевой проточкой, причем внутренние концы собачек выполнены с возможностью взаимодействия с проточкой штока, а наружные выступают над наружной поверхностью корпуса, шток выполнен с цилиндрическим утолщением на нижнем конце, при этом в хвостовой части рычагов выполнены полукруглые пазы, образующие полость цилиндрической формы, по диаметру соответствующую наружному диаметру цилиндрического утолщения штока для взаимодействия со штоком при сведенных ниже шарнира концах рычагов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к техническим средствам, применяемым в процессе бурения ствола скважины с его одновременным обсаживанием обсадной колонной, которая наращивается по мере углубления ствола и не извлекается из скважины для смены долота, а именно для подъема или спуска извлекаемого вставного инструмента.

Известен овершот, содержащий корпус, в нижней части которого установлены шарнирные захватные рычаги с подпружиненными хвостовиками, утяжелитель, вертлюжковое устройство для соединения с канатом [1, 2].

Концы грузозахватных рычагов имеют конфигурацию для захвата традиционных головок.

При способе бурения на обсадной колонне с использованием извлекаемого вставного бурильного инструмента, в особенности при бурении наклонно-направленных скважин, необходимо иметь возможность пропуска через инструмент телеметрических систем и геофизических приборов с проводным канатом связи для оперативного контроля параметров искривления ствола скважины, что исключает применение рычагов для захвата традиционных головок, перекрывающих внутренний канал.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для подъема или спуска извлекаемого вставного инструмента, содержащее корпус с шарнирно установленными захватными рычагами с хвостовой верхней частью и пружиной ниже шарнира, коаксиально расположенный в корпусе подпружиненный полый шток, вертлюжок для соединения с канатом [3].

Недостатком этого устройства является невозможность отсоединения от захваченного инструмента в случае его заклинивания прихвата и т.д. В результате этого приходится отрезать канат (кабель), а затем производить ликвидацию аварийной ситуации.

Задачей изобретения является повышение надежности устройства для подъема или спуска извлекаемого вставного инструмента в обсадной колонне.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в возможности отсоединения устройства от захваченного вставного инструмента.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в устройстве для подъема или спуска извлекаемого вставного инструмента, содержащем корпус с присоединенными к нему шарнирно установленными захватными рычагами с хвостовой верхней частью и пружиной ниже шарнира, коаксиально расположенный в корпусе подпружиненный полый шток, вертлюжок для соединения с канатом, корпус выполнен с радиальными пазами с шарнирно смонтированными в них подпружиненными собачками, наружная поверхность штока выполнена с кольцевой проточкой, причем внутренние концы собачек выполнены с возможностью взаимодействия с проточкой штока, а наружные выступают над наружной поверхностью корпуса, шток выполнен с цилиндрическим утолщением на нижнем конце, при этом в хвостовой части рычагов выполнены полукруглые пазы, образующие полость цилиндрической формы, по диаметру соответствующую наружному диаметру цилиндрического утолщения штока для взаимодействия со штоком при сведенных ниже шарнира концах рычагов.

Сущность изобретения заключается в том, что благодаря наличию в корпусе радиальных пазов со смонтированными на шарнирах подпружиненных собачек, а на наружной поверхности штока кольцевой проточки, причем внутренние концы собачек выполнены с возможностью взаимодействия с проточкой штока, а наружные выступают над наружной поверхностью корпуса, удается создать кинематическую связь, способствующую передаче наружного воздействия на собачки внутренней системе подвижных деталей.

Благодаря выполнению штока с цилиндрическим утолщением на нижнем конце и наличию в хвостовой части рычагов полукруглых пазов, образующих полость цилиндрической формы, по диаметру соответствующую наружному диаметру цилиндрического утолщения штока для взаимодействия со штоком при сведенных ниже шарнира концах рычагов, удается осуществить вхождение в эту полость нижнего конца подпружиненного штока за счет ударного воздействия на наружные концы собачек, поворота собачек и выхода внутренних концов собачек из кольцевой проточки штока, тем самым фиксируя сложенное положение рычагов для осуществления их беспрепятственного удаления из захватываемого устройства.

Предлагаемое изобретение поясняется графическими изображениями.

На фиг.1 - изображен продольный разрез устройства для подъема или спуска извлекаемого вставного инструмента.

На фиг.2 - изображен продольный разрез устройства в положении осуществления его освобождения от захваченного вставного инструмента.

На фиг.3 - поперечное сечение А-А фиг.1 по собачкам.

На фиг.4 - поперечное сечение Б-Б фиг.1 по шарнирному соединению рычагов.

На фиг.5 - поперечное сечение В-В фиг.2, поясняющее фиксацию рычагов в транспортном положении.

Устройство для подъема или спуска извлекаемого вставного инструмента состоит из корпуса 1 и присоединенных к нему рычагов 2 с наружными захватами 3 и верхней хвостовой частью 4. К корпусу 1 рычаги присоединены посредством шарнира 5. Между рычагами 2 ниже шарнира 5 установлена пружина 6. В корпусе коаксиально расположен полый шток 7 с пружиной 8. Над верхней частью корпуса 1 установлен механизм вертлюга, состоящий из пяты 9, резьбового колпака 10, упорного подшипника 11, уплотнения 12, хвостовика 13, имеющего проушину для соединения его с канатом. Для фиксации пяты 9 с хвостовиком 13 имеется шплинт 14. В корпусе 1 выполнены диаметрально противоположные радиальные пазы 15, в которых на осях 16 установлены собачки 17, на наружные части которых действует пружина 18 с надетым на нее толкателем 19. На штоке 7 на наружной цилиндрической поверхности выполнена кольцевая проточка 20. Внутренние концы собачек 17 взаимодействуют с проточкой 20 штока 7, а наружные выступают над наружной поверхностью корпуса 1. Нижняя часть штока 7 имеет наружное цилиндрическое утолщение 21 с фаской 22.

Верхние концы рычагов 2, а именно хвостовики 4, имеют пазы 23 полукруглой формы, образующие полость цилиндрической формы, по диаметру соответствующую наружному диаметру цилиндрического утолщения 21 штока 7 при сведенных вместе ниже шарнира 5 концах рычагов 2.

На наружной поверхности нижней части корпуса 1 смонтирована втулка 24, закрепленная с помощью гайки 25 и шайбы 26. Между корпусом 1 и колпаком 10 установлен утяжелитель 27.

Шарнир 5 закреплен с помощью шплинта 28, а оси 16 собачек 17 зафиксированы пружинными кольцами 29, а над собачками расположены ограничители 30.

Устройство работает следующим образом.

При бурении скважины на обсадной колонне используется вставной инструмент, замена которого по мере износа осуществляется посредством его извлечения из обсадной колонны. Для этого применяется устройство для подъема или спуска извлекаемого вставного инструмента на канате.

При движении в обсадной колонне устройство центрируется втулкой 24, что облегчает захват головки извлекаемого инструмента. Для гарантии растянутого состояния нижней части каната и предотвращения закручивания каната в верхней части овершота расположен утяжелитель 27 и механизм вертлюга, состоящий из деталей 9, 10, 11, 13.

Дойдя до головки вставного инструмента 31, нижние концы рычагов - захваты 3 своей конической поверхностью скользят по ответной конической поверхности головки вставного инструмента, при этом пружина 6 сжимается. Соскользнув с конической поверхности, захваты проходят цилиндрическое отверстие и, попав в цилиндрическую полость большего диаметра, под действием сжатой пружины прижимаются к стенкам этой цилиндрической полости. При движении вверх овершота рычаги входят в зацепление с внутренней ответной конической поверхностью головки вставного инструмента. Таким образом, эта головка находится в зацеплении с устройством и весь вставной инструмент может быть поднят на устье с помощью каната.

В случае возникновения необходимости отсоединения устройства от вставного инструмента, находящегося в скважине (например, при невозможности перехода в транспортное положение выдвижных элементов вставного инструмента, его прихвата и пр.), конструкцией устройства предусмотрена возможность его освобождения с помощью сбрасываемой в обсадную колонну отсоединительной втулки 32 (Фиг.2). Во время посадки втулки 32 на корпус 1 устройства втулка надавливает своим передним торцем с внутренней фаской на выступающие наружные концы собачек 17. Собачки под воздействием массы втулки проворачиваются вокруг осей 16 до полного утопания наружных концов собачек 17 в радиальные пазы 15 корпуса 1. При этом внутренние концы собачек 17 выходят из зацепления с кольцевой проточкой 20 штока 7. Шток 7 под действием пружины 8 перемещается вниз до упора фаской 22 на цилиндрическом утолщении 21 штока в хвостовые части 4 рычагов 2. Затем, после опускания устройства до захода наружных захватов 3 рычагов 2 в коническую проточку в головке вставного инструмента 31 нижние концы рычагов смыкаются. В этот момент пазы 23 полукруглой формы в хвостовиках 4 рычагов 2 образуют цилиндрическую полость, по диаметру соответствующую наружному диаметру цилиндрического утолщения 21 штока 7. Шток под действием пружины 8 заходит в эту полость. Происходит фиксация сведенных вместе рычагов 2. При движении устройства вверх рычаги 2 выходят из головки вставного инструмента, поскольку диаметр, образуемый крайними точками захватов 3, меньше диаметра отверстия в головке вставного инструмента 31. Устройство извлекается из обсадных труб.

Предлагаемая конструкция гарантирует надежное освобождение устройства для подъема или спуска извлекаемого вставного инструмента при затруднениях во время подъема.

Источники информации

1. М.И.Исаев, В.П.Онищин. Бурение скважин со съемными керноприемниками, Ленинград: Недра, 1975 г., стр.42, рис.18.

2. Г.С.Баршай, Я.А.Гельфгат, А.З.Романов. Турбинное бурение без подъема труб, М.: Недра, 1967 г., стр.198, рис.93.

3. Патент США №3667558 от 06.06.1972 г., Lambot H.J. "Cable-type coring apparatus for retrieving underground specimens."