УСТРОЙСТВО ВРАЩЕНИЯ НИЗА КОЛОННЫ ТРУБ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначена к использованию при спуске обсадных колонн, хвостовиков или скважинных фильтров в скважину.
Известно техническое решение, взятое в качестве прототипа, содержащее корпус, на котором выполнено отверстие, и стабилизатор, который одной своей частью находиться в корпусе, второй своей частью выдвинут из корпуса, в корпус закручен винт, на стабилизаторе выполнена винтовая канавка, по которой скользит винт, при этом создается вращательный узел. (Авторское свидетельство №470586, МПК Е21В 17/14, приоритет от 22.01.1974 г).
Недостатком известного технического решения является низкая надежность. Это обусловлено тем, что при спуске колонны труб в скважину такой элемент как винтовая канавка может забиваться горной породой, находящейся в скважине, что препятствует свободному скольжению винта по канавке и ведет либо к уменьшению вращательных движений, либо к полному отсутствию вращательных движений. Кроме того, при строительстве скважины, для проведения ряда технологических операций, требуется сквозной проход через устройство вращения низа колонны труб. В известном техническом решении такая возможность ограничена, оно обладает сквозным проходом для одной технологической операции - пропускание жидких и жидко-подобных субстанций через себя. Угловая величина поворота вращательного узла известного технического решения ограничена 180° градусами, этот предел может стать причиной неэффективного преодоления скважинных осложнений (осыпание горной породы в стволе скважины; желоба и уступы в стволе скважины; перегибы и каверны в стволе скважины; осложнения, возникшие в результате сложного пространственного профиля скважины; иные осложнения).
Поставленная задача решается тем, что устройство вращения низа колонны труб, по первому варианту, включающее вращательный узел, содержащий по крайней мере один паз и по крайней мере один направляющий поводок, первый полый корпус, выполненный содержащим на боковой поверхности по крайней мере, одно отверстие, а в верхней своей части резьбу для соединения с колонной труб, дополнительно снабжено вторым полым корпусом, который выполнен вставленным в первый полый корпус, при этом каждый паз расположен на внешней боковой поверхности второго полого корпуса и выполнен в виде винтообразного углубления, каждый направляющий поводок выполнен вставляющимся в соответствующее отверстие на боковой поверхности первого полого корпуса и находящимся одной своей частью в отверстии, а другой своей частью в соответствующем пазе. Паз характеризуется тем, что имеется возможность провести прямую линию внутри него, между его верхней и нижней точками, если боковую поверхность второго полого корпуса рассматривать при этом как плоскость, а паз как двумерную фигуру на данной плоскости или характеризуется тем, что нет возможности провести прямую линию внутри него, между его верхней и нижней точками, если боковую поверхность второго полого корпуса рассматривать при этом как плоскость, а паз как двумерную фигуру на данной плоскости. Угловая величина оборота паза по внешней боковой поверхности второго полого корпуса равна 180° или более градусов. Направляющий поводок выполнен фиксирующимся в отверстии первого корпуса либо с помощью гайки, либо с помощью ввинчивания. Кроме того, либо первый полый корпус, либо второй полый корпус, либо первый полый корпус и второй полый корпус выполнены содержащими конструктивные элементы, прорабатывающие ствол скважины и/или центрирующие устройство вращения низа колонны труб по центру скважины.
Устройство вращения низа колонны труб, по второму варианту, включающее вращательный узел, первый полый корпус, выполненный содержащим в верхней части резьбу для присоединения с колонной труб, дополнительно снабжено вторым полым корпусом, а вращательный узел выполнен в виде хотя бы одного первого элемента, расположенного на внутренней боковой поверхности первого полого корпуса, и хотя бы одного второго элемента, расположенного на внешней боковой поверхности второго полого корпуса, при этом первый элемент и второй элемент выполнены винтообразно, расположены друг против друга, и один из них свободно вставляется внутрь другого и может свободно двигаться вверх-вниз при этом. Первый элемент может быть выполнен либо в виде паза, либо в виде выступа, а второй элемент может быть выполнен либо в виде выступа, либо в виде паза соответственно. Вращательный узел выполнен совершающим угловую величину оборота по боковым поверхностям первого и второго полых корпусов не менее 180° градусов. Кроме того, либо первый полый корпус, либо второй полый корпус, либо первый полый корпус и второй полый корпус выполнены содержащими конструктивные элементы, прорабатывающие ствол скважины и/или центрирующие устройство вращения низа колонны труб по центру скважины.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в расширении арсенала средств данного назначения. Кроме того, в повышении надежности, в увеличении срока службы, обеспечении возможности осуществления необходимых технологических операций, требующих сквозной проход через устройство вращения низа колонны труб, в возможности создавать вращательные движения на 180° и более градусов.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежом. На фиг.1 представлена блок-схема заявляемой полезной модели по первому варианту, где 1 - первый полый корпус, 2 - присоединительная резьба, 3 - второй полый корпус, 4 - отверстие, 5 - паз, 6 - направляющий поводок, 7 - гайка.
На фиг.2 представлена блок-схема заявляемой полезной модели по второму варианту, где 1 - первый полый корпус, 2 - присоединительная резьба, 3 - второй полый корпус, 4 - первый элемент, 5 - второй элемент.
Заявляемое техническое решение, по первому варианту, включает в себя первый полый корпус 1, содержащий в верхней своей части резьбу 2 для соединения с колонной труб, и второй полый корпус 3. На боковой поверхности первого полого корпуса 1 выполнено, по крайней мере, одно отверстие 4; на внешней боковой поверхности второго полого корпуса 3 выполнен по крайней мере один паз 5 в виде винтообразного углубления. Паз 5 и отверстие 4 характеризуются тем, что при соединении первого 1 и второго 3 полых корпусов в рабочее положение, местонахождение паза 5 так совпадает с местонахождением отверстия 4, что через отверстие 4 имеется возможность установить направляющий поводок 6 в паз 5; поводок 6 закрепляется в отверстии 4 гайкой 7. Способ взаимного расположения поводка 6, отверстия 4, паза 5, гайки 7 относительно друг друга и выполнение паза 5 винтообразно обеспечивает устройство вращения низа колонны труб возможностью создавать вращательные движения, при этом вращательный узел защищен от взаимодействия с горной породой, находящейся в скважине; метод размещения вращательного узла, состоящего из паза 5 и направляющего поводка 6 на боковых поверхностях первого 1 и второго 3 полых корпусов, а также факта, что корпуса являются полыми, обеспечивает устройство вращения низа колонны труб возможностью производить через себя широкий комплекс технологических операций, связанных со строительством скважины (цементаж, циркуляция, продолжение бурения скважины, скважинные исследования и измерения, сервисное обслуживание скважинного оборудования, ремонт скважины и пр.), а угловая величина оборота паза 5 по внешней боковой поверхности второго полого корпуса 3 на 180° и более градусов позволяет создавать вращательные движения с угловой величиной поворота 180° и более градусов.
Заявляемое техническое решение, по второму варианту, включает в себя первый полый корпус 1, содержащий в верхней своей части резьбу 2 для соединения с колонной труб и второй полый корпус 3; элемент 4 и элемент 5, выполненных винтообразно и расположенных друг против друга, либо элемент 4 на внутренней боковой поверхности первого полого корпуса 1, элемент 5 на внешней боковой поверхности второго полого корпуса 3, либо наоборот, при этом один из элементов свободно вставляется внутрь другого и может свободно двигаться вверх-вниз при этом. Элемент 4 и элемент 5 характеризуются тем, что при соединении первого 1 и второго 3 полых корпусов в рабочее положение элемент 4 и элемент 5 вступают в постоянное частичное зацепление. Способ взаимного расположения элемента 4 и элемента 5 относительно друг друга и их выполнение винтообразно обеспечивает устройство вращения низа колонны труб возможностью создавать вращательные движения, при этом вращательный узел защищен от взаимодействия с горной породой, находящейся в скважине; метод размещения вращательного узла, состоящего из элемента 4 и элемента 5, а также факта, что корпуса являются полыми, обеспечивает устройство вращения низа колонны труб возможностью производить через себя широкий комплекс технологических операций, связанных со строительством скважины (цементаж, циркуляция, продолжение бурения скважины, скважинные исследования и измерения, сервисное обслуживание скважинного оборудования, ремонт скважины и пр.), а угловая величина оборота вращательного узла по боковым поверхностям первого 1 и второго 3 полых корпусов на 180° и более градусов позволяет создавать вращательные движения с угловой величиной поворота 180° и более градусов.
Заявляемая полезная модель по первому варианту работает следующим образом. Устройство вращения низа колонны труб крепится присоединительной резьбой 2 к нижней трубе колонны труб. При движении колонной труб вниз по стволу скважины, в случае упора колонны труб в стенку скважины, на первый полый корпус 1 начинает действовать усилие сверху, передаваемое весом колонны труб на устройство вращения низа колонны труб. При возникновении такого усилия первый полый корпус 1 начинает двигаться вниз, причем одновременно с ним по пазу 5 начинает двигаться вниз направляющий поводок 6. Ввиду таких фактов, что первый полый корпус 1 жестко соединен с колонной труб посредством резьбы 2, что делает первый полый корпус 1 не способным проворачиваться относительно второго полого корпуса 3; что направляющий поводок 6 одной своей частью находится в отверстии 4 первого полого корпуса 1, а другой своей частью находится в пазе 5; что поводок 6 неподвижен; что паз 5 выполнен на внешней боковой поверхности второго полого корпуса винтообразно; что первый полый корпус 1 движется вниз, это приводит в итоге к вращательному движению второго полого корпуса 3. Таким образом, устройство вращения низа колонны труб создает вращательные движения, которые могут передаваться низу колонны труб; передача вращательных движений от устройства вращения низа колонны труб к низу колонны труб может быть реализована различными способами и не являются технической задачей заявляемой полезной модели.
Заявляемая полезная модель по второму варианту работает следующим образом. Устройство вращения низа колонны труб крепится присоединительной резьбой 2 к нижней трубе колонны труб. При движении колонной труб вниз по стволу скважины, в случае упора колонны труб в стенку скважины, на первый полый корпус 1 начинает действовать усилие сверху, передаваемое весом колонны труб на устройство вращения низа колонны труб. При возникновении такого усилия первый полый корпус 1 начинает двигаться вниз. Ввиду таких фактов, что первый полый корпус 1 жестко соединен с колонной труб посредством резьбы 2, что делает первый полый корпус 1 не способным проворачиваться относительно второго полого корпуса 3; что элемент 4 и элемент 5 находятся в постоянном частичном зацеплении; что элемент 4 и элемент 5 выполнены винтообразно; что один из элементов свободно вставляется внутрь другого и может свободно двигаться вверх-вниз при этом; что первый полый корпус 1 движется вниз, это приводит в итоге к вращательному движению второго полого корпуса 3. Таким образом, устройство вращения низа колонны труб создает вращательные движения, которые могут передаваться низу колонны труб; передача вращательных движений от устройства вращения низа колонны труб к низу колонны труб может быть реализована различными способами и не являются технической задачей заявляемой полезной модели.
Преимущества заявляемой полезной модели заключаются в создании более надежного устройства за счет защиты вращательного узла от взаимодействия с горной породой в скважине; также преимуществом является наличие возможности производить существенно больший спектр технологических работ при строительстве скважины по сравнению с известным техническим решением и возможности производить вращательные движения низа колонны труб более чем на 180°.