Двигатель устройства для отворота труб

(53)5 Е 21 В 31/00 ЕТЕН бурению тности к я развиноментом важи нах, юбого ная к в ча ным дл щим нн вс бах лГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР ЬЬ 1125355, кл. Е 21 В 23/00, 1986.Авторское свидетельство СССР ЬЬ 1596067, кл, Е 21 В 31/00, 1989.(54) ДВИГАТЕЛЬ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОТВОРОТА ТРУБ(57) Изобретение относится к бурению скважин всех назначений, в частности к двигателям устройств, предназначенных для развинчивания и разрушения крутящим моментом аварийных бурильных колонн в скважинах, собранных иэ труб,на реэьбах любого направления. Целью изобретения является расширение технологических воэможностей двигателя эа счет обеспечения воэможности его использования с более широким кругом узлов отворота с одновремен- ным снижением металлоемкости двигателя и повышением надежности его работы в усИзобретение относит скважин всех назначений устройствам,предназначен чивания и разрушения крут аварийных бурильных коло собранных из труб, на реэ правления. Целью изобретения является расширение. технологических воэможностей двигателя путем его использования с более широким кругом узлов отворота с одновременным снижением металлоемкости двига.,Ы 1677251 А 1 ловиях зашламленной среды. Для этого двигатель содержит корпус и ствол, образую-. щие друг с другом нагнетательные и реверсивные камеры. и установленный с возможностью вращения в стволе новый шток с системами каналов нагнетательной для связи в рабочем положении полости штока с нагнетательными камерами и для связи последних при реверсивном ходе со сливной полостью корпуса и реверсивной системой каналов для связи реверсивных камер с полостью штока при реверсивном ходе и для связи одной из реверсивных камер со сливной полостью корпуса при рабочем ходе. В стволе выполнен реверсивный канал для сообщения в исходном и рабочем положениях двигателя каждой из реверсивных камер корпуса посредством системы реверсивных каналов полого штока со сливной полостью корпуса и с возможностью сообщения при реверсивном ходе каждой из реверсивных камер корпуса с полостью штока, Такое выполнение позволяет сделать корпус герметичным. 16 ил,теля и повышением надежности его работы в условиях эашламленной среды,На фиг.1 изображен двигатель, вертикальный разрез (левее продольной оси стрелками показан путь энергоносителя для обеспечения рабочегодвижения поршней вниз; правее - стрелками показан путь отработавшего энергоносителя при движении поршней вниз); на фиг,2 - то же, правее продольной оси стрелками показан путь энергоносителя для обеспечения рабочего движения поршней вверх; левее - стрелками показан путь отработавшего энергоноси 167725150 теля при движении поршней вверх; на фиг,3 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг,1; на фиг.5 - разрез В-В на фиг,1; на фиг.6- разрез Г-Г на фиг.1; на фиг.7 - разрез Е-Е на фиг.1; на фиг.8 - разрез Ж-Ж на фиг.1; на фиг,9 - разрез И-И на фиг,1; на иг.10 - разрез К-К на фиг.2; на фиг.11 - разрез Л-Л на фиг.2; на фиг.12 - разрез М-М ,на фиг.2; на,фиг.13 - разрез Н-Н на фиг.2; на фиг.14 - разрез П-П на фиг,2; на фиг.15 - разрез Р-Р на фиг,2; на фиг,16 - рарез С-С на фиг.2,Двигатель (фиг.1 и 2) содержит полый корпус с установленными в его полости кольцевыми поршнями, т.е. состоящий, например, из трех или более цилиндров 1,0, 1.1, 1,2, последовательно состыкованных на реэьбах, традиционных муфтах или ниппелях, Корпус имеет в верхней части средство ля связи с якорем.Количество цилиндров определяется расчетом в зависимости от величины потребной осевой силы, являющейся функ,цией крутящего момента, потребного для развинчивания или разрушения крутящим моментом аварийной колонны, Кинематическая схема и конструкция двигателя обеспе,чивают воэмох 1 ность создания любого, практически необходимого крутящего момента на труболове, что достигается компоновкой его соответствующим числом цилиндропоршневых пвр и давлением энергоносителя, поступающего в него, с учетом угла подъема винтовой линии винтогаечной пары механизма преобразования осевых движений во вращательные, с которым стыкуется двигатель,На стыке цилиндров 1.0 и 1.1 встроена переборка 2.0 с уплотнением 3.0. На стыке цилиндров 1.1 и 1,2 встроена переборка 4.0 с уплотнением 5,0. На стыке цилиндра 1.0 и корпуса 6.0 якоря встроена крышка 7.0 с дугообразной золотниковой полостью 7.1 и каналом 7.2 (фиг.4), второй дугообразной золотниковой полостью 7.3 (фиг.5), дренажным каналом 7.4 и уплотнением 8.0.На стыке цилиндра 1.2 и корпуса 9,0 со шлицами 9.1 встроена нижняя крышка 10.0 с золотниковым элементом 10,1 (фиг.9) и уплотнением 11.0.В корпус встроен подвижный в осевом направлении полый ствол 12.0(условно изображенный монолитным), снабженный кольцевыми поршнями: верхним 12,1, средним 12,2 и нижним 12.3, и имеющий каналы 12,4 и 12.5 (фиг.7), 12,6 и 12,7 (фиг,6), 12,8 (фиг,8).Все поршни взаимодействуют со стенками цилиндров привулканиэированными к ним, например, реэинометаллическими эле 5 10 15 20 25 30 35 40 45 ментами, что способствует увеличению долговечности цилиндропоршневых пар даже при попадании в них зашламленной среды.Нижний конец ствола 12,0, снабженный муфтой 13.0 с прямыми шлицами 14.0, стыкуется с верхним концом узла отворота труб - "винта" (с углом подъема его винтовой линии более 45 О, преобразователя осевых движений во вращательные не показанного).Поршни полого ствола образуют с корпусом нагнетательные и реверсивные камеры,В полости ствола установлен с воэможностью вращения полый шток 15.0 со средством для связи со спускоподъемным оборудованием в верхней части и двумя системами каналов: нагнетательной для связи полости штока с нагнетательными камерами корпуса при рабочем ходе и сливной полостью корпуса при реверсивном ходе и реверсивной системой каналов для связи одной иэ реверсивных камер со сливной полостью корпуса и с полостью штока при реверсивном ходе. Корпус выполнен герметичным, а в полом стволе выполнен реверсивный канал для сообщения в исходном и рабочем положениях двигателя каждой иэ реверсивных камер корпуса посредством системы реверсивных каналов полого штока со сливной полостью корпуса и возможностью сообщения при реверсивном ходе каждой из реверсивных камер корпуса с полостью штока,Кинематика двигателя ограничена двумя видами движения его деталей; вращением полого штока 15.0 в любом направлении, лишенного осевых движений относительно корпуса, и осевыми движениями полого ствола 12,0, снабженного поршнями двухстороннего действия и шлицевой муфтой 13,0, исключающей вращение поршневого блока действием преобразователя осевых движений.во вращательные,За один оборот полого штока, приводимого в действие вращением спасательной колонны, блок тандем поршней совершает два цикла: от верхней мертвой точки (ВМТ) до нижней (НМТ). В том случае, когда частота движений поршней окажется выше потребной, даже при вращении спасательной колонны на самой малой скорости вращения шпинделя бурового станка, к которому она подвешена,между спасательной колонной и двигателем встраивается понижающий редуктор.Все поршни передают штоку одинаковые усилия при ихдвижении от ВМТдо НМТ и обратно. Этим свойством обеспечивается возможность стыковки двигателя с и реобра 167725110 15 20 25 30 35 40 45 50 55 эователями направления осевых движенийво вращательные, у которых осевой рабочийход "винта" может быть любого направления или реверсивный,Число поршней определяется в зависимости от параметров скважины, аварийнойколонны, состояния резьбовых соединенийтруб, иэ которых она собрана, угла подъемавинтовой линии винтогаечной пары преобразователя направления осевых движенийво вращательные и величины перепада давления энергоносителя, поступающего в двигатель по спасательной колонне до и послередукционного клапана,Первый ход поршней и штока.При поступлении профильтрованногожидкого или газообразного энергоносителяиз спасательной колонны в полость 15,1штока (фиг.1). левая сторона ее, движениепреграждается редукционным клапаном17.0, установленным на пружине 18,0 вовтулке 19,0 и отрегулированным на расчетный перепад давления, В результате этогоэнергоноситель поступает через канал 15.2нагнетательной системы каналов пологоштока (фиг.1 и 4) в дугообразную золотнико. вую полость 7.1 и радиальный канал 7,2,заполняя надпорш невую полость 20.0 первого цилиндра, Затем по продольному дугообразному каналу 21.0(фиг.б) и радиальнымканалам 12.4 и 12.5 (фиг,7) в верхние нагнетательные камеры 22,0 и 28,0(фиг.1) второгои третьего цилиндров, оказывает давлениена поршни 12.1, 12.2, 12.3, которые вместесо стволом 12.0, редуктором смещаются доНМТ. После этого редукционный клапан17,0 срабатывает и энергоноситель продолжаетдвижение по каналу 15.1 для промывкискважины.В период движения поршней от ВМТдоНМТ полый шток 15,0 проворачивается на180, а среда, содержащаяся в реверсивныхкамерах 23.0, 24.0, 25.0 (фиг.1), правая сторона, вытесняется через радиальные каналыы 12,6, 12,7 (фиг.6) и 12,8 (фиг.8) до сливнойполости 26.0 (фиг.1) через реверсивный канал 27, каналы 15,4, 15.5, 15,6 реверсивнойсистемы каналов штока 15 в дугообразнуюзолотниковую полость 7,3 (фиг.5), а из неепо каналу 7.4 (фиг.4) через обратный клапани полость 26 в полость скважины.В период хода поршней от ВМТ до НМТпопадание зашламленной скважинной среды в полости цилиндров исключено наличи ем потока отработавшего энергоносителяиз канала 7.4. Кроме того, для полной гарантии, исключающей зашламование цилиндров, на устье канала 7,4 может бытьпоставлен обратный клапан, который начертеже не показан,Второй ход - обратный.С поворотом полого штока 15.0 на 180 (фиг.2), правая сторона, энергоноситель из канала 15.3 реверсивной системы полого штока (фиг.16) поступает в реверсивный канал 27.0, а затем по каналам 12,6 и 12,7 (фиг,13), 12.8 (фиг.16) соответственно поступает в ревесивные камеры 23.0, 24,0. 25,0, оказывает давление на поршни 12.1, 12,2, 12.3 и возвращает их в исходное положение вместе со стволом 12.0 с редукционным кла.паном 17.0-19.0 и муфтой 13,0, взаимодействующей своими прямыми шлицами 14.0 со шлицами 9.1 корпуса 9,70, исключая проворот крутящим моментом, возникающим в узле отворота труб. В этот момент канал 15.7 нагнетательной системы каналов штока 15.0 сообщает нагнетательные камеры со сливной полостью,В дальнейшем, при прохождении штока 15,0 и поступления через него рабочей среды, уже описанная работа двигателя продолжается до развинчивания резьбового соединения аварийной колонныразрушения ее крутящим моментом, или среза предохранительного штифта на демпфере, встроенном между преобразователем осевых движений и труболовом,Формула изобретения Двигатель устройства для отворота труб, включающий полый корпус со средством для связи с якорем в верхней части и установленными в его полости кольцевыми поршнями, телескопически установленный в корпусе полый ствол со средством для связи с узлом отворота труб в нижней части и кольцевыми поршнями на наружной поверхности, образующими со стенками корпуса и его поршнями нагнетательные и реверсивные камеры, установленный с возможностью вращения в полости ствола полый шток со средством для связи со спускоподьемным оборудованием в верхней части и двумя системами каналов; нагнетательной для связи полости штока с нагнетательными камерами корпуса при рабочем ходе и сливной полостью корпуса при реверсивном ходе и реверсивной системой каналов для связи одной из реверсивных камер со сливной полостью корпуса и с полостью штока при реверсивном ходе,отл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей двигателя путем его использования с более широким кругом уэлса отворота с одновременным снижением металлоемкости двигзтеля и повышения надежности его работы вусловиях зашламленной среды, корпус выполнен герметичным, а в створе выполнен1677 51 с 3 б реверсивный канал для сообщения в исходном и рабочем положениях двигателя каждой из реве рсивных камер корпуса посредством системы реверсивных каналов полого гвтока со сливной полостью корпуса и возможностью сообщения при реверсивном ходе каждой иэ реверсивных камер корпуса с полостью штока,51677251 Р-Р Р-Р 7 Составитель И.ЛевковаТехред М. Моргентал Корректор М.Максимишинец анд акто зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарин Заказ 3093 Тираж 340 По ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям 113035, Москва, Ж, Раушская написноеоткрытиям при ГКНТ С4/5