ОТСОЕДИНИТЕЛЬ
DISCONNECTOR

Изобретение относится к противоаварийному инструменту, а именно к устройствам для отсоединения свободной части колонны труб от прихваченной в скважине.
Известно отсоединительное устройство, включающее корпус, верхний и нижний переходники, последний из которых соединен с корпусом посредством левой резьбы и стопорных пальцев, и подвижный шток с поршнем, установленный в корпусе с возможностью взаимодействия со стопорными пальцами (см. авт. св. СССР N 438774, кл. Е21В 17/06, 1973 г.).
Недостатком известного устройства является сложность конструкции и оставление в скважине значительного количества деталей после разъединения колонны, что значительно усложняет дальнейшее проведение ловильных работ.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является отсоединитель, включающий составной полый корпус, состоящий из верхней и нижней частей, соединенных между собой посредством левой резьбы с фиксатором в виде двух подвижных в осевом направлении втулок со шлицами на наружной поверхности, размещенными в совмещенных ответных пазах на внутренней поверхности корпуса (см. патент России №2322564, кл. Е21В 17/06, 2008 г.).
Данное устройство имеет более простую конструкцию по сравнению с аналогом и при нормальном срабатывании повышает оперативность в работе благодаря возможности приступить к ликвидации аварии сразу же после прихвата инструмента.
К отрицательным сторонам прототипа можно отнести ограниченную область, применения, т.к. данное устройство может успешно работать только в вертикальных скважинах, не имеющих зауженных участков. Это связано с тем, что при проведении спускоподъемных операций в наклонных скважинах, а также в скважинах с желобообразными участками, часто наблюдается затяжка резьбовых элементов или их ослабление. Учитывая, что при спуске бурового снаряда с предложенным устройством узел стопорения в прототипе находится в расфиксированном состоянии, достаточно поворота верхней части корпуса относительно нижней всего на несколько градусов, и шлицы узла стопорения не смогут попасть в пазы нижней части корпуса, что необходимо для нормальной работы отсоединителя. В этом случае крутящий момент будет передаваться через левую резьбу, что неминуемо приводит к возникновению аварийной ситуации. Другим недостатком данного устройства является оставление на забое скважины значительного количества элементов отсоединителя, что затрудняет проведение дальнейших работ по ликвидации аварии.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение надежности работы отсоединителя за счет гарантированного срабатывания устройства и повышение эффективности его работы благодаря ускорению ликвидации аварий, достигаемому тем, что в скважине после подъема разъединителя остается только нижняя часть корпуса с нижней втулкой фиксатора.
Указанный технический результат достигается тем, что в отсоединителе, включающем составной корпус, состоящий из верхней и нижней частей, соединенных между собой посредством левой резьбы с фиксатором в виде двух подвижных в осевом направлении втулок со шлицами на наружной поверхности, размещенными в совмещенных ответных пазах на внутренней поверхности корпуса, согласно изобретению шлицевая втулка, взаимодействующая с верхней частью корпуса, выполнена с седлом под бросовый клапан и шлицами, поперечное сечение которых больше поперечного сечения пазов на внутренней поверхности нижней части корпуса, при этом нижняя втулка фиксатора в рабочем положении жестко соединена с корпусом и установлена с частичным перекрытием по высоте его верхней части.
Решению поставленной задачи способствует также и то, что:
- ход нижней втулки фиксатора больше хода верхней втулки фиксатора при контактирующих торцах шлицев втулок;
- шлицы верхней втулки фиксатора выполнены с шириной больше, чем ширина пазов нижней части корпуса
- шлицы верхней втулки фиксатора выполнены с толщиной больше, чем глубина пазов нижней части корпуса
- нижняя втулка фиксатора жестко соединена с нижней частью корпуса.
На фиг.1 изображен общий вид отсоединительного устройства; на фиг.2 и 3 - сечение А-А и Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - схема расположения шлицев фиксатора в рабочем положении, на фиг.5 - узел 1 на фиг.1.
Отсоединитель содержит составной корпус (см. фиг.1), состоящий из верхней и нижней частей 1 и 2 соответственно, соединенных посредством левой резьбы 5. На внутренней поверхности верхней и нижней частей 1 и 2 корпуса выполнены пазы 3 и 4 под шлицевые выступы фиксатора, выполненного в виде двух подвижных в осевом направлении втулок 6 и 7. При этом поперечное сечение шлицев 9 верхней втулки 7 больше поперечного сечения пазов 4 на внутренней поверхности нижней части 2 корпуса, что позволяет жестко ограничивать ход верхней втулки 7 относительно линии разъема 8 корпуса, проходящей через верхний торец нижней части 2 корпуса. Предусмотрен вариант выполнения шлицев 9 верхней втулки 7 фиксатора с шириной b больше, чем ширина а пазов 4 нижней части 2 корпуса, а также вариант выполнения шлицев 9 верхней втулки 7 фиксатора с толщиной больше, чем глубина пазов нижней части 2 корпуса (не показано). Верхняя часть корпуса 1 над шлицевьми пазами 3 выполнена с кольцевой полостью 12 для размещения седла 10 под бросовый клапан 11, преимущественно в виде шара. Седло 10, выполненное в верхней втулке 7 фиксатора, оснащено уплотнительным кольцом 15 (см. фиг.5). Шлицы нижней втулки 6 фиксатора в рабочем положении частично перекрывают по высоте верхнюю часть 1 корпуса и своими торцами контактируют с торцами шлицев верхней втулки 7 фиксатора. При этом ход нижней втулки 6 фиксатора должен быть больше хода верхней втулки 7, что гарантирует срабатывание отсоединителя. Нижняя втулка 6 в рабочем положении жестко соединена с нижней частью 2 корпуса радиально установленным срезным 13 или подпружиненным (не показано) стержнем. Нижняя часть корпуса 2 выполнена с кольцевой расточкой 17 для установки нижней втулки 6 фиксатора и снабжена резьбовой втулкой 16 или стопорным пружинным кольцом (не показано) для удержания нижней втулки 6 фиксатора от выпадения.
Предложенное устройство работает следующим образом. В собранном виде отсоединитель включают в состав компоновки бурового инструмента над долотом, турбобуром, колонковым снарядом или другой частью компоновки, имеющей наибольший диаметр. В процессе бурения крутящий момент от верхней части 1 корпуса передается на нижнюю часть 2 через втулки 6 и 7 фиксатора, а осевая нагрузка - через левую резьбу 5. В случае прихвата части бурильной колонны, расположенной ниже отсоединителя, с поверхности сбрасывают клапан 11, который садится в седло 10 и перекрывает проходной канал устройства. Путем повышения давления на верхнюю втулку 7 фиксатора срезают или отжимают подпружиненный стержень 14, и верхняя втулка 7 фиксатора перемещается вниз до упора в верхний торец нижней части 2 корпуса. Благодаря выполнению шлицев 9 верхней втулки 7 фиксатора с поперечным сечением, большим поперечного сечения пазов 4 на внутренней поверхности нижней части 2 корпуса, обеспечивается жесткое ограничение хода верхней втулки 7 относительно линии разъема 8 корпуса. При этом нижняя втулка 6 фиксатора «утапливается» в пазах нижней части 2 корпуса и обеспечивает передачу крутящего момента через левую резьбу 5. Благодаря этому при вращении вправо происходит развинчивание колонны по левой резьбе 5, после чего свободная часть бурильной колонны поднимается на поверхность. В скважине остается только нижняя часть 2 корпуса с нижней втулкой 6 фиксатора, которая удерживается от выпадения в скважину стопором 16, например, в виде резьбовой втулки 16 или пружинного разрезного кольца и не препятствует проведению дальнейших работ по ликвидации аварии, осуществляемой с применением всех необходимых противоаварийных приспособлений.
Предложенная конструкция отсоединителя расширяет область его применения, т.к. он может использоваться как в вертикальных, так и наклонных скважинах и гарантирует высокую надежность и эффективность его работы. При средней стоимости порядка 1200 руб. за 1 п.м бурильных труб диаметром 73 мм и 500 руб. за каждый бурильный замок извлечение 1000 м колонны позволит сэкономить только за счет труб около 1,5 миллиона рублей. Учитывая, что средняя стоимость 1 м проходки скважины глубиной до 3000 м составляет в среднем порядка 2000 руб., дополнительная экономия составит еще 6 млн. руб. Все это подтверждает высокую экономическую эффективность применения предложенного отсоединителя.