универсальный противоаварийный переходник

Формула изобретения

1. Универсальный противоаварийный переходник, включающий корпус с верхним переходником-наковальней и нижним переходником, телескопически установленный в полости корпуса вал с ударником, узел передачи крутящего момента, скрепленный для предотвращения осевого перемещения разрушаемым элементом с нижним переходником, узел отсоединения от бурового снаряда с резьбой, обратной направлению вращения при бурении, отличающийся тем, что узел передачи крутящего момента выполнен в виде n-гранного ударника, установленного в нижнем переходнике с n-гранным отверстием с возможностью осевого перемещения вверх, предотвращаемого срезным элементом, причем для передачи осевого усилия верхняя часть ударника имеет цилиндрическую форму, а узлом отсоединения от бурового снаряда является нижний переходник, выполненный из двух частей, соединенных между собой резьбой, обратной направлению вращения, внутри которых в n-гранных отверстиях расположен n-гранный ударник, причем такой же резьбой соединены с нижним переходником и между собой корпус и верхний переходник.

2. Универсальный противоаварийный переходник по п.1, отличающийся тем, что срезной элемент выполнен, например, в виде штифта, фиксируемого в исходном положении с помощью винта.

3. Универсальный противоаварийный переходник по п.1, отличающийся тем, что в нижней детали нижнего переходника выполнены проточки, диаметр которых равен или несколько больше диаметра коронки следующего меньшего стандартного размера.

Описание изобретения к патенту

Универсальный противоаварийный переходник относится к технике бурения скважин, а именно к устройствам для ликвидации прихватов бурового инструмента.

Известно множество устройств для отсоединения бурильных труб от прихваченного бурового инструмента (отсоединители) и устройств для выбивания прихваченного инструмента (ударные переходники, выбивные ударники, механические яссы и т. п. ). Недостатком этих устройств является отсутствие универсальности, т.к. они выполняют одну операцию - только отсоединение бурильных труб или только выбивание прихваченного инструмента.

Обе операции выполняют универсальные противоаварийные переходники, например "отсоединительный переходник" по а.с. 582376 МКИ E 21 B 17/06, включающий корпус с ниппелями (переходниками) на верхнем и нижнем концах, первый из которых соединен с корпусом посредством резьбы, а второй - посредством шлицев и втулки с левой резьбой, шпиндель с возможностью осевого перемещения, зафиксированный с помощью срезного элемента, и узел передачи крутящего момента от шпинделя к буровому снаряду.

Серьезным недостатком этого переходника является передача осевой нагрузки и крутящего момента через срезной элемент. Любое случайное превышение расчетных нагрузок может привести к разрушению срезного элемента и срабатыванию устройства в неподходящий момент.

Более близким по технической сущности и достигаемому результату является отсоединительный ударный снаряд по а.с. 1601335, МКИ E 21 B 31/107, 17/06, включающий полый корпус с верхним переходником - наковальней и нижним переходником, телескопически установленный в полости корпуса вал с ударником, связанные между собой резьбой направления, обратного резьбам переходников корпуса, жестко связанные с нижним переходником легко разрушаемым элементом в виде ослабленного участка штока, закрепленного в нижнем переходнике с помощью гайки с большим шагом, чем у переходников корпуса. В процессе бурения крутящий момент колонковой трубе передается прямоугольными кулачками, расположенными на верхнем переходнике и на переходнике-наковальне.

Основным недостатком устройства является большое количество деталей, остающихся в скважине с прихваченным снарядом, если прихват не ликвидирован, что не только требует больших затрат времени и средств на их извлечение до полного освобождения колонковой трубы, но и делает необходимым для продолжения бурения применять другой, новый переходник. Кроме того, использование в качестве разрушаемого элемента участка трубы, по которой к забою подается промывочная жидкость, нельзя признать удачным, т.к. для разрушения такого участка требуется значительное усилие, превышающее возможности лебедки и даже гидравлики станка; стремление же снизить разрывное усилие за счет уменьшения не только толщины стенки, но и диаметра разрушаемого участка приводит к появлению местного сопротивления, негативно отражающегося на результатах бурения.

Предлагаемое техническое решение направлено на создание более эффективной конструкции универсального противоаварийного переходника.

Поставленная задача решается путем выполнения узла передачи крутящего момента в виде n-гранного ударника, установленного в нижнем переходнике с n-гранным отверстием с возможностью осевого перемещения вверх, предотвращаемого срезным элементом в виде, например, штифта, а узлом отсоединения является нижний переходник, который выполняется из двух частей, соединенных между собой левой резьбой, внутри которых расположен n-гранный ударник. Верхняя часть ударника имеет цилиндрическую форму, в связи с чем в месте перехода с n-гранной формы в цилиндрическую образуется уступ из n сегментов.

Благодаря наличию указанного уступа и взаимодействию ударника с нижним переходником n-гранными поверхностями на срезной элемент в процессе бурения не действуют ни осевое усилие, ни крутящий момент, что способствует гарантированному сохранению его целостности при любых изменениях параметров режима бурения.

Благодаря применению штифта относительно малого диаметра в качестве срезного элемента для его срезания не требуется больших разрывных усилий, в связи с чем его срезание производится путем натяжения колонны бурильных труб вверх с помощью лебедки или гидравлики станка без применения домкратов.

Благодаря использованию нижнего переходника в качестве узла отсоединения появляется возможность в случае неликвидации прихвата извлечь из скважины все устройство (за исключением нижней части нижнего переходника), что позволяет не только максимально снизить затраты времени и средств на завершение ликвидации аварии и переход к дальнейшей углубке скважины, но и многократно использовать устройство.

На фиг.1 изображен предлагаемый универсальный противоаварийный переходник (продольный разрез), на фиг.2 - поперечное сечение по А-А.

Универсальный противоаварийный переходник состоит из трубчатого корпуса 1, верхнего переходника-наковальни 2, телескопически установленного в полости корпуса вала в виде бурильной трубы 3, ударника 4, нижнего переходника 5, состоящего из двух половин 5а и 5б. Ударник 4 в верхней части имеет круглое сечение, взаимодействующее с внутренней проточкой верхней детали 5а нижнего переходника. Основная часть ударника 4 имеет форму n-гранника, взаимодействующего с ответными n-гранными отверстиями в деталях 5а и 5б нижнего переходника. Осевое перемещение ударника вниз предотвращается круглой головкой, опирающейся на буртик в детали 5а, а вверх движение ударника предотвращается штифтом 6, зафиксированным винтом 7. Вал в виде бурильной трубы 3 с ударником 4 и деталь 5б нижнего переходника с колонковой трубой 8 соединяются резьбой, соответствующей направлению вращения (как правило, правого). Верхний переходник 2, трубчатый корпус 1, верхняя (5а) и нижняя (5б) детали нижнего переходника соединяются между собой резьбой, обратной направлению вращения (обычно - левой).

Универсальный противоаварийный переходник в процессе бурения находится в составе бурового снаряда, соединяясь снизу с колонковой трубой 8, сверху - с колонной бурильных труб. Промывочная жидкость из колонны бурильных труб по внутренней полости ударника поступает в колонковую трубу. Во избежание утечек промывочной жидкости цилиндрическая верхняя часть ударника герметизирована во внутренней проточке детали 5а нижнего переходника.

Осевое усилие от бурильных труб передается через буртик верхней цилиндрической части ударника 4 нижнему переходнику 5 и далее через колонковую трубу 8 породоразрушающему инструменту (не показан). Крутящий момент от бурильных труб передается посредством n-гранного соединения ударника нижнему переходнику и далее колонковому снаряду.

В случае прихвата создается натяжка бурильных труб лебедкой или гидравликой станка, в результате чего штифт 6 срезается, после чего ударником 4 наносят удары по наковальне 2 и до ликвидации прихвата. Если прихват таким образом ликвидировать не удалось, вращением вправо при нахождении ударника в полости детали 5а, но за пределами детали 5б отвинчивают деталь 5а от детали 5б, и все устройство, за исключением детали 5б, извлекается на поверхность. В скважине остается практически открытая колонковая труба. Невысокий шестигранный уступ между двумя проточками, диаметр которых равен или превышает диаметр коронки следующего меньшего размера, легко ликвидируется коронкой или фрезой, после чего возможно бурение инструментом меньшего диаметра или осуществление эффективных мер по извлечению колонковой трубы из скважины. Фаски в верхней и нижней части детали 5б способствуют беспрепятственному спуску и подъему инструмента, если колонковую трубу извлечь не удается. Более толстостенная в сравнении с колонковой трубой деталь 5а практически предохраняет ее верхнюю часть от деформации, что позволяет нормализовать дальнейшую углубку скважины. Извлеченные из скважины детали устройства могут использоваться многократно, необходимо дополнительно изготовить лишь несложную деталь 5б и штифт 6. Углубления под штифт на ударнике 4 можно иметь на всех его гранях, что позволит в случае неизвлечения обрезка штифта из использованного отверстия воспользоваться без потерь времени новым.