устройство для бурения и извлечения труб и стержней, защемленных в массиве пород

Формула изобретения

1. Устройство для бурения и извлечения труб и стержней, содержащее соединенный с буровым инструментом корпус с двумя горизонтальными валами и насаженными на валы дебалансами, расположенными по одному на противоположных концах каждого из валов, и электродвигателем, отличающееся тем, что горизонтальные валы размещены соосно, а перпендикулярно им расположены два соосных вертикальных вала с дебалансами на противоположных концах каждого из валов, причем все дебалансы подпружинены относительно вала, на котором они установлены, а на свободных концах каждого из вертикальных валов установлены конические шестерни, при этом на валу электродвигателя установлена коническая шестерня, взаимодействующая с коническими шестернями горизонтальных валов с дебалансами.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на валу электродвигателя и соосно ему установлено несколько корпусов с взаимно перпендикулярными парами валов с дебалансами, связанными между собой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной, газовой и горнорудной промышленности и предназначено для бурения и извлечения труб (става труб) и стержней, защемленных в массиве пород.

Известна установка для спуско-подъемных операций, содержащая раму транспортного средства, мачту, шарнирно закрепленную на верхнем конце задней опоры, нижний конец которой шарнирно соединен с рамой, гидроцилиндр, переднюю опору, жестко закрепленную на раме, и тягу, включающую несколько звеньев (заявка №94029784/03 от 10.06.1996 г. РФ).

Недостатком известного решения является невозможность извлечения состыкованных бурильных труб, сильно защемленных в скважине, т.к. в этой установке может быть усилена только осевая тяга на крюке, что недостаточно.

Известно устройство для бурения и извлечения труб и стержней, защемленных в массиве пород, содержащее соединенный с буровым инструментом корпус с двумя горизонтальными валами, связанными шестернями с одинаковым количеством зубьев с электродвигателем и насаженными на валы дебалансами, расположенными по одному на противоположных концах каждого из валов (патент РФ №2206700).

Недостатком известного решения является невозможность извлечения состыкованных бурильных труб, сильно защемленных в скважине.

Задача изобретения заключается в устранении указанных выше недостатков известных устройств, т.е. в использовании не только вертикальной, но и горизонтальной возмущающей силы, что позволит осуществить вибровращательный способ бурения, расширить диапазон спектра колебаний в различных плоскостях, как вдоль оси, так и перпендикулярно к ней.

Задача решается тем, что в устройстве для бурения и извлечения труб (става труб) и стержней, защемленных в массиве пород, содержащем соединенный с буровым инструментом корпус с двумя горизонтальными валами и насаженными на валы дебалансами, расположенными по одному на противоположных концах каждого из валов, и электродвигателем, горизонтальные валы размещены соосно, а перпендикулярно им расположены два соосных вертикальных вала с дебалансами на противоположных концах каждого из валов, причем все дебалансы подпружинены относительно вала, на котором они установлены, а на свободных концах каждого из вертикальных валов установлены конические шестерни, при этом на валу электродвигателя установлена шестерня, взаимодействующая с коническими шестернями горизонтальных валов с дебалансами. На валу электродвигателя и соосно ему установлено несколько корпусов с взаимно перпендикулярными парами валов с дебалансами, связанными между собой.

На чертеже представлено устройство для бурения и извлечения труб (става труб) и стержней, защемленных в массиве пород.

Сущность изобретения. Устройство для бурения и извлечения труб и стержней содержит соединенный с буровым инструментом корпус с двумя горизонтальными валами и насаженными на валы дебалансами, расположенными по одному на противоположных концах каждого из валов, и электродвигателем. При этом горизонтальные валы размещены соосно, а перпендикулярно им расположены два соосных вертикальных вала с дебалансами на противоположных концах каждого из валов, причем все дебалансы подпружинены относительно вала, на котором они установлены, а на свободных концах каждого из вертикальных валов установлены конические шестерни, при этом на валу электродвигателя установлена коническая шестерня, взаимодействующая с коническими шестернями горизонтальных валов с дебалансами.

Устройство отличается тем, что на валу электродвигателя и соосно ему установлено несколько корпусов с взаимно перпендикулярными парами валов с дебалансами, связанными между собой.

Достигаемый технический результат заключается в улучшении и облегчении извлечения труб (става труб) и стержней, защемленных в массиве пород, путем использования вертикальной и горизонтальной возмущающей силы и возможности осуществить вибро-вращательный способ бурения путем расширения спектра колебаний в различных плоскостях, как вдоль оси бурения, так и перпендикулярно к ней.

Устройство содержит соединенный с буровым инструментом корпус 1 с двумя горизонтальными валами 2, связанными коническими шестернями 3 с одинаковым количеством зубьев с приводным валом 4 электродвигателя и насаженными на валы дебалансами 5, расположенными по одному на противоположных концах каждого из валов 2, при этом горизонтальные валы 2 размещены соосно, а перпендикулярно им установлены два соосных вертикальных вала 6 с дебалансами 7 на противоположных концах, все дебалансы подпружинены (не показано) относительно вала, на котором они установлены, а на свободных концах валов установлены конические шестерни 3, взаимодействующие между собой, при этом на приводном валу 4 электродвигателя установлена шестерня 8, взаимодействующая с коническими шестернями 3, при этом валы 2, 6 установлены в корпусе с помощью подшипников.

На приводном валу 4 электродвигателя может быть установлено несколько корпусов 1, связанных между собой.

Работа устройства начинается с момента включения его в качестве звена 9 силового замыкания между крюком 10 тяговой установки, например, УПА-60/80 («Нефтемаш», г.Ишимбай в Башкортостане) и извлекаемой трубой 11 (става труб). После включения электродвигателя его приводной вал 4 включает в работу конические шестерни 3, которые обеспечивают синхронное вращение валов 2, 6, на которых установлены подпружиненные дебалансы 5, 7, которые подтягиваются к своим осям под действием пружин (не показаны). После набора рабочих оборотов (т.е. выхода на рабочий режим) включенные в синхронную работу вращающиеся дебалансы 5, 7 создают суммарную импульсную нагрузку по всему сектору вращения, суммируясь в осевом направлении. В тех случаях, когда суммарная импульсная нагрузка дебалансов 5, 7 совпадает с осевой нагрузкой тяги на крюке 10 вдоль всей оси става труб 11 пробегает упруго-импульсная волна, снижающая связь в граничном защемленном слое между трубой и массивом пород. Суммарный эффект вибрационно-импульсной нагрузки в значительной степени может быть увеличен за счет осевого суммирования секций корпусов 1 вдоль оси приводного вала 4 электродвигателя, что дает возможность в значительной степени изменять нагрузочные характеристики на став труб 11 в зависимости от характера защемления трубопровода.

Предложенное устройство позволяет осуществлять вибровращательный способ бурения, позволяющий проходить более плотные грунты, а также ликвидировать аварии в скважинах, когда необходимо освободить прихваченный буровой снаряд или колонну обсадных труб (става труб).