ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СКВАЖИННЫХ ТРУБ
PROTECTIVE DEVICE FOR WELL PIPES

ОБЛАСТЬ И УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к защитному устройству для скважинных труб, предназначенному при его установке на конце скважинной трубы для защиты винтовой резьбы конца трубы.
Термин «скважинная труба» в настоящем описании объединяет в себе различные типы труб, используемых при скважинных операциях на этапах бурения и на этапах эксплуатации. Следовательно, термин «скважинная труба» включает в себя различные типы бурильных, обсадных и подъемных труб, используемых в стволах скважин.
Подобные защитные устройства служат для защиты внутренних или наружных винтовых резьб на концах скважинных труб от возможных повреждений в процессе транспортировки и хранения скважинных труб. Когда скважинные трубы находятся в работе, т.е. когда они соединены между собой для образования колонны труб, защитные устройства сняты с концов труб.
Известны различные типы защитных устройств для скважинных труб, при этом защитное устройство имеет по существу цилиндрический корпус, снабженный винтовой резьбой для взаимодействия с винтовой резьбой скважинной трубы. В первом классе подобных устройств их цилиндрический корпус имеет внутреннюю винтовую резьбу, которая сопрягается с наружной винтовой резьбой соответствующего конца скважинной трубы. Во втором классе подобных устройств их цилиндрический корпус имеет наружную винтовую резьбу, которая сопрягается с внутренней винтовой резьбой соответствующего конца скважинной трубы. При установке известных устройств упомянутого типа оператор навинчивает/ввинчивает устройства на/в концы скважинных труб. При демонтаже этих устройств оператор вручную вывинчивает устройства из концов труб.
Недостаток подобных известных устройств заключается в том, что навинчивание и вывинчивание защитных устройств по отношению к скважинным трубам требует времени. Это связано с тем, что навинчивание и вывинчивание предполагает относительное перемещение по сравнительно длинной винтовой траектории, преодолевая сравнительно высокое трение. Поскольку скважинные операции обычно требуют манипулирования большим количеством скважинных труб, трудоемкая задача монтажа и демонтажа большого числа защитных устройств отрицательно сказывается на скорости проведения операций и/или повышает соответствующие затраты на рабочую силу при проведении работ. Скважинные операции обычно проводятся в относительно загрязненной среде, что часто приводит к загрязнению винтовых резьб защитных устройств и скважинных труб. Это приводит к дополнительным трудностям при навинчивании и вывинчивании защитных устройств.
С учетом вышеуказанных недостатков разработаны некоторые другие защитные устройства, основанные не на навинчивании и вывинчивании устройства относительно винтовой резьбы трубы, которую требуется защитить.
В патенте США 4429719A раскрыто защитное устройство согласно преамбуле независимого п.1 формулы изобретения, прилагаемой к настоящему описанию. Данное защитное устройство имеет внутренний элемент 12 и наружный элемент 11. В смонтированном состоянии защитного устройства эти внутренний и наружный элементы могут быть взаимозаблокированы относительно друг друга посредством вакуумной системы. Вакуумная система управляется вручную с помощью клапана 21, который может выдвигаться вручную с помощью ручки 34. Удаление защитного устройства из трубы требует выполнения последовательности этапов выдвижения вручную ручки для устранения разрежения, извлечения вручную из трубы наружного элемента и извлечения вручную из трубы внутреннего элемента. Наоборот, установка защитного устройства на трубу требует, во-первых, размещения вручную внутреннего элемента и, во-вторых, размещения вручную наружного элемента. Каждый из таких этапов снятия и размещения внутреннего элемента и наружного элемента обычно требует участия обеих рук оператора. В целом снятие и установка данного защитного устройства для резьбы трубы по-прежнему занимают относительно много времени. Поскольку скважинные работы обычно требуют манипулирования большим количеством скважинных труб, трудоемкая задача монтажа и демонтажа большого числа защитных устройств отрицательно сказывается на скорости проведения работ и/или повышает соответствующие затраты на рабочую силу при проведении работ.
Другое устройство для защиты резьбовых концов труб известно из патента США 2238643A. В этом патенте раскрыто защитное устройство для внутренних резьб концов труб. Данное защитное устройство включает в себя чашку 3 в форме усеченного конуса, расположенную в виде сегментов, бумажный стакан 12 и коническую втулку 16 с винтовой резьбой, проходящую через нижнюю стенку 5 чашки 3, находясь в резьбовом зацеплении с ней. Монтаж и демонтаж данного защитного устройства, помимо прочего, требует длительного завинчивания конической втулки 16 с винтовой резьбой очевидно с использованием специального инструмента.
Еще одно устройство для защиты резьбовых концов труб известно из публикации WO99/07978A1. Данное устройство оборудовано колпачковым звеном 15a, имеющим  покрывающую муфту 21 (см. Фиг.2A и 3A в WO'978). Колпачковое звено 15a может быть посажено на раструбный конец 12c секции 12 трубы (см. Фиг.1) с помощью натяжного средства 16 (показанного отдельно на Фиг.6). Натяжное средство 16 содержит стержень 40 (см. Фиг.2A) с обращенной наружу резьбой, взаимодействующей с соответствующей обращенной внутрь резьбой держателя 17, сам же держатель 17 неподвижно закреплен на колпачковом звене 15a. Стержень 40 может поворачиваться вручную с помощью свободно надеваемого ручного инструмента 45 (см. Фиг.10 и 11). Поворот вручную ручного инструмента 45 вызывает перемещение клиновидного звена 18, что приводит к деформированию зажимного звена 39, а также радиальным перемещениям участков-перемычек 38 и взаимным перемещениям зажимных средств 20a-20c (см. Фиг.8). В конечном счете, все эти перемещения приводят к зажиманию или разжиманию покрывающей муфты 21 относительно обращенной внутрь резьбы 12d раструбного конца 12c трубы. Другими словами, поворот ручного инструмента 45 в одном направлении приводит защитное устройство в его заблокированное состояние, в то время как поворот ручного инструмента 45 в противоположном направлении приводит защитное устройство в его разблокированное состояние. Таким образом, защитное устройство, описанное в данной публикации, схоже с защитным устройством, описанным в вышеупомянутом патенте США 2238643A, в том смысле, что резьбовое зацепление частей устройства должно вручную регулироваться для реализации возможности взаимного перехода между заблокированным состоянием и разблокированным состоянием. Блокировочная конструкция устройства, описанного в данной публикации, является значительно более сложной, описанной в патенте США 2238643A. Кроме того, недостаток указанных известных устройств заключается в том, что когда эти устройства находятся в их заблокированном состоянии, уплотненное резьбовое зацепление может ослабнуть, что может привести к нежелательным случаям открепления этих устройств от трубы, которую они призваны предохранять. Следовательно, в своих заблокированных состояниях данные устройства ненадежно крепятся к трубам. Как далее станет ясно из «СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ» и «ПОДРОБНОГО ОПИСАНИЯ», защитное устройство согласно изобретению преодолевает эти недостатки. Иными словами, защитное устройство согласно изобретению имеет простую блокировочную конструкцию, обеспечивающую простой и быстрый монтаж и демонтаж устройства, при этом в своем заблокированном состоянии устройство надежно крепится к скважинной трубе.
Следующее защитное устройство для резьбы описано в патенте США 4379471A. На Фиг.1-3 данного патента показано, что данное защитное устройство для резьбы имеет сложную блокировочную конструкцию. Эта блокировочная конструкция содержит клиновидное блокировочное звено 30, загнутые вверх элементы 18 и 20 и запорное звено 36 с T-образным элементом. Для расцепления блокировочного звена 30 требуется использовать острый предмет, такой как кончик отвертки, как показано на Фиг.2.
Еще одно защитное устройство для резьбы описано в патенте США 2098087A. Это защитное устройство для резьбы также имеет довольно сложную блокировочную конструкцию, требующую использования соответствующих инструментов для ее работы.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является создание, по меньшей мере, альтернативного решения, согласно которому выполняемые вручную монтаж и демонтаж защитных устройств для скважинных труб упрощается и ускоряется, при этом такое защитное устройство в его смонтированном состоянии надежно крепится к скважинной трубе.
Для достижения этой цели в изобретении предложено защитное устройство для скважинных труб по п.1 формулы изобретения.
В разблокированном состоянии защитного устройства оператор может быстро и легко надеть защитное устройство на конец скважинной трубы и снять защитное устройство с конца скважинной трубы. В этом заключается отличие от вышеупомянутого защитного устройства навинчивающегося/вывинчивающегося типа, при котором требуется трудоемкое навинчивание/вывинчивание защитного устройства. Защитные устройства по изобретению могут легко и лишь с незначительным трением надеваться на конец скважинной трубы путем введения стенки муфты коаксиально в конец трубы или, если потребуется, путем скольжения стенки муфты коаксиально поверх конца трубы. Снятие защитного устройства со скважинной трубы выполняется также просто для защитного устройства по изобретению. Причина в том, что в разблокированном состоянии стенка муфты может просто коаксиально выскальзывать или соскальзывать с конца трубы. Наличие некоторого количества грязи в винтовой резьбе конца трубы не препятствует монтажу или демонтажу защитных устройств, поскольку навинчивание или вывинчивание не происходит.
Кроме того, ручное управление исполнительным элементом для изменения состояния защитного устройства между заблокированным состоянием и разблокированным состоянием и наоборот является легкой задачей для оператора и может выполняться быстро. Всего лишь требуется, чтобы исполнительный элемент изменил деформированное состояние стенки муфты, что можно легко выполнить простым коротким мануальным движением оператора.
В заблокированном состоянии упругий материал плотно вдавливается стенкой муфты в винтовую резьбу, что предотвращает отсоединение защитного устройства от трубы при случайных внешних ударных воздействиях, которые могут иметь место при транспортировке и хранении скважинных труб. Следует отметить, что могут использоваться различные виды упругих материалов, размещенных на покрывающей стороне стенки муфты, как натуральные, так и синтетические материалы, например натуральный или синтетический каучук. Помимо этого, упругий материал может располагаться на покрывающей стороне в различных формах и при различных схемах распределения.
В сравнении с вышеупомянутыми защитными устройствами навинчивающегося/вывинчивающегося типа дополнительным преимуществом защитного устройства по изобретению является то, что, будучи выполненным для конкретного диаметра конца скважинной трубы, оно пригодно для различных типов и форм винтовых резьб концов труб. Кроме того, в защитном устройстве по изобретению, выполненном для подобного конкретного диаметра, имеется возможность изменять формы и схемы распределения упругого материала, предусмотренного на покрывающей стороне. Таким образом, формы и схемы распределения упругого материала каждый раз можно выбирать для оптимального соответствия конкретным типам и формам из множества типов и форм винтовых резьб концов труб.
Следующим недостатком вышеупомянутых защитных устройств навинчивающегося/вывинчивающегося типа является то, что навинчивание и вывинчивание этих известных устройств относительно концов труб пагубно влияет на смазку, имеющуюся в винтовых резьбах концов труб. Путем такого навинчивания и вывинчивания смазочные вещества в большей или меньшей степени удаляются из упомянутых винтовых резьб. Дополнительное преимущество защитного устройства по изобретению заключается в том, что удается избежать этого вредоносного эффекта, поскольку в защитном устройстве по изобретению навинчивание или вывинчивание не происходит.
По сравнению с вышеупомянутым защитным устройством для резьбы трубы, описанным в патенте США 4429719A, защитное устройство по изобретению, по меньшей мере, отличается тем, что исполнительный элемент содержит рукоятку, которая способна совершать скольжение вручную относительно покрывающей муфты с по меньшей мере одним компонентом в аксиальном направлении покрывающей муфты для реализации возможности скольжения исполнительного элемента, при этом рукоятка в заблокированном состоянии способна совершать поворот вручную относительно покрывающей муфты вокруг упомянутого осевого направления в положение, в котором заблокирована упомянутая возможность скольжения исполнительного элемента в, по меньшей мере, направлении перехода в разблокированное состояние.
Такой рукояткой очень легко оперировать, при этом она не требует сложных или точных действий. Подобная простота весьма желательна при работе в обычно грубой рабочей среде, в которой операторам приходится монтировать или демонтировать большое количество защитных устройств.
Для установки защитного устройства по изобретению оператор может просто поднять устройство (например, с опоры, с пола и т.д.), захватив рукоятку только одной рукой. По-прежнему удерживая устройство только одной рукой, оператор может просто поместить устройство в/на конец трубы, затем протолкнуть рукоятку и далее повернуть рукоятку в упомянутое поворотное положение, в котором возможность скольжения исполнительного элемента заблокирована. Благодаря такой блокировке устройство надежно крепится к трубе. На самом деле комбинированные движения, содержащие упомянутое подхватывание, упомянутое размещение, упомянутое проталкивание и упомянутое поворачивание, могут выполняться одним плавным непрерывным движением только одной руки оператора, которое является очень быстрым и не требует какого-либо специального инструмента или оборудования. Используя обе руки, оператор даже способен быстро установить два разных устройства одновременно на концы двух разных труб.
С другой стороны, ясно, что снятие защитного устройства со скважинной трубы соответственно выполняется столь же просто и быстро. Для этого требуется только захватить рукоятку одной рукой, повернуть ее, отдернуть ее для перевода устройства в разблокированное состояние, отдернуть ее чуть дальше, чтобы снять устройство с конца трубы, после чего снять устройство. Опять же, комбинированные движения, содержащие упомянутое захватывание, упомянутое поворачивание, упомянутые отдергивания и помянутое снятие, могут выполняться одним плавным непрерывным движением только одной руки оператора, которое является очень быстрым и не требует какого-либо специального инструмента или оборудования. Используя обе руки, оператор даже способен демонтировать два разных устройства одновременно с концов двух разных труб.
Таким образом, по сравнению с существующими защитными устройствами для резьб достигаются значительные упрощение и повышение скорости монтажа и демонтажа устройства при сохранении надежности устройства.
Конкретные варианты осуществления изобретения приводятся в зависимых пунктах формулы изобретения.
В предпочтительном варианте осуществления покрывающая муфта и исполнительный элемент не могут вручную отсоединяться друг от друга. Таким образом, покрывающая муфта и исполнительный элемент каждого защитного устройства остаются неразделимыми для пользователей, таких как операторы по скважинным трубам, а также иной персонал, обращающийся с защитными устройствами в процессе их транспортировки и хранения. Как следствие, дополнительная работа по воссоединению этих частей не потребуется.
В другом предпочтительном варианте осуществления упругий уплотнительный материал заполняет щели в стенке муфты. Такой упругий материал не позволяет проникнуть посторонним субстанциям через щели в стенке муфты в винтовую резьбу конца трубы.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере, часть упругого материала является упругим материалом по меньшей мере одного кольцевого уплотнения, проходящего коаксиально относительно стенки муфты. Применение одного или более таких кольцевых уплотнений является эффективным, не вызывает затруднений и не требует больших затрат.
Предпочтительно стенка муфты содержит по меньшей мере одну кольцевую канавку, в которой располагается по меньшей мере одно кольцевое уплотнение. Таким образом, предложено простое и эффективное решение по предотвращению перемещения такого кольцевого уплотнения в аксиальном направлении относительно стенки муфты.
В одной группе вариантов осуществления защитного устройства по изобретению защитное устройство выполнено с возможностью защиты наружной винтовой резьбы конца скважинной трубы. В этой группе покрывающая сторона стенки муфты представляет собой сторону стенки муфты, обращенную к центральной оси стенки муфты, для покрытия при установленном состоянии наружной винтовой резьбы, когда стенка муфты коаксиально скользит поверх конца трубы.
В другой группе вариантов осуществления защитного устройства по изобретению защитное устройство выполнено с возможностью защиты внутренней винтовой резьбы конца скважинной трубы. В этой группе покрывающая сторона стенки муфты представляет собой сторону стенки муфты, обращенную от центральной оси стенки муфты, для покрытия в установленном состоянии внутренней винтовой резьбы, когда стенка муфты коаксиально введена в конец трубы.
В предпочтительном варианте осуществления последней упомянутой группы вариантов осуществления защитного устройства по изобретению использован упругий уплотнительный диск, удерживаемый исполнительным элементом на стороне покрывающей муфты, обращенной от рукоятки и проходящий по существу коаксиально покрывающей муфте и по существу поперечно упомянутому аксиальному направлению. Такой уплотнительный диск предотвращает проникновение нежелательных субстанций, присутствующих во внутреннем пространстве скважинной трубы, во внутреннюю винтовую резьбу конца трубы.
Эти и другие аспекты изобретения станут понятны из вариантов осуществления, описанных далее.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Дальнейшие детали, аспекты и варианты осуществления изобретения будут описаны лишь в качестве примеров со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На Фиг.1 показан в продольном сечении пример варианта осуществления защитного устройства по изобретению, когда защитное устройство установлено, пребывая в разблокированном состоянии, на конце скважинной трубы, имеющей наружную винтовую резьбу.
На Фиг.2 показано то же, что и на Фиг.1, однако в заблокированном состоянии защитного устройства.
На Фиг.3 показана на виде в перспективе покрывающая муфта совместно с частью исполнительного элемента защитного устройства, представленного на Фиг.1 и 2.
На Фиг.4 показан в продольном сечении пример другого варианта осуществления защитного устройства по изобретению, когда защитное устройство установлено, пребывая в разблокированном состоянии, на конце скважинной трубы, имеющей внутреннюю винтовую резьбу.
На Фиг.5 снова показано то же, что и на Фиг.4, однако в заблокированном состоянии защитного устройства.
На Фиг.6 показана на виде в перспективе покрывающая муфта защитного устройства, представленного на Фиг.4 и 5.
На Фиг.7 показан на виде в перспективе исполнительный элемент защитного устройства, представленного на Фиг.4 и 5.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Сначала рассмотрим вариант осуществления, представленный на Фиг.1-3.
На Фиг.1 и 2 показано защитное устройство 1 скважинной трубы согласно изобретению, установленное на конце 7 скважинной трубы. Устройство 1 установлено для защиты наружной винтовой резьбы 8 конца 7 скважинной трубы. В представленном смонтированном состоянии устройство 1 выполнено с возможностью перехода вручную между заблокированным состоянием, показанным на Фиг.2, и разблокированным состоянием, показанным на Фиг.1. В заблокированном состоянии устройство 1 закреплено на трубе так, чтобы предотвратить отсоединение устройства от трубы при внешних ударных воздействиях случайного характера. В разблокированном состоянии устройство 1 крепится к трубе менее прочно, чем в заблокированном состоянии, при этом устройство можно снять с трубы вручную.
Устройство 1 содержит покрывающую муфту 2 и исполнительный элемент 3.
Покрывающая муфта 2 содержит периферийную стенку 21, имеющую центральную ось 5. Сторона стенки 21 муфты, обращенная к центральной оси 5, представляет собой покрывающую сторону 22, предназначенную для покрытия винтовой резьбы 8 конца 7 трубы. Это покрытие винтовой резьбы происходит в представленном смонтированном состоянии, т.е. когда стенка 21 муфты коаксиально скользит поверх конца 7 трубы.
Покрывающая муфта 2 снабжена упругим материалом 4 на покрывающей стороне 22 стенки муфты. По меньшей мере, часть стенки 21 муфты обладает гибкостью, при этом стенка 21 муфты прерывается щелями 23 (см. Фиг.3). Щели 23 по своей длине проходят в, по меньшей мере, аксиальном направлении 5, так что стенка 21 муфты способна деформироваться так, что, по меньшей мере, диаметр стенки 21 муфты, по меньшей мере, на участке аксиального направления 5, может регулироваться.
Упомянутая регулируемость диаметра стенки 21 муфты обеспечивает упомянутую возможность взаимного перехода между заблокированным состоянием и разблокированным состоянием, причем упругий материал 4 в заблокированном состоянии поджат стенкой 21 муфты в винтовую резьбу 8 (Фиг.2), в то время как в разблокированном состоянии он не поджат в винтовую резьбу 8 (Фиг.1) или поджат менее прочно, чем в заблокированном состоянии. Могут применяться одно или более кольцевых уплотнений, таких как уплотнительное кольцо 64, показанное на Фиг.1 и 2, для уплотняющего контакта в заблокированном состоянии (Фиг.2) между стенкой 21 муфты и концом 7 трубы в тех местах, где винтовая резьба 8 отсутствует. Это предотвращает проникновение в винтовую резьбу 8 нежелательных субстанций.
Исполнительный элемент 3 обладает возможностью скольжения относительно покрывающей муфты 2 в аксиальном направлении 5 покрывающей муфты для реализации изменения деформированного состояния стенки 21 муфты с целью осуществления упомянутой возможности взаимного перехода между заблокированным состоянием и разблокированным состоянием. В представленном варианте исполнительный элемент 3 содержит периферийную стенку 31 муфты, коаксиально окружающую стенку 21 покрывающей муфты 2. Стенка 21 покрывающей муфты 2 имеет кольцевой выступ 24 на своей стороне 23, противоположной покрывающей стороне 22. Сторона 32 стенки 31 муфты исполнительного элемента 3, обращенная к центральной оси 5, имеет наклонную форму относительно центральной оси 5. Ручное управление исполнительным элементом 3 может выполняться посредством рукоятки 9 исполнительного элемента 3. Когда пользователь перемещает рукоятку 9, начиная из разблокированного состояния, показанного на Фиг.1, в направлении 40 параллельно центральной оси 5 стенка 31 муфты исполнительного элемента 3 будет постепенно проталкивать стенку 21 покрывающей муфты 2 далее по направлению к винтовой резьбе 8 конца 7 трубы, пока не будет достигнуто заблокированное состояние, показанное на Фиг.2. Это обеспечивается скольжением упорного контактного соединения между наклонными частями стороны 32 стенки 31 муфты исполнительного элемента 3, с одной стороны, и кольцевым выступом 24 стороны 23 стенки 21 покрывающей муфты 2, с другой стороны, а также упомянутой способностью к деформированию стенки 21 муфты. Когда пользователь перемещает рукоятку 9, начиная из заблокированного состояния, показанного на Фиг.2, в направлении 41, т.е. противоположно направлению 40 на Фиг.1, стенка 21 покрывающей муфты 2 будет постепенно ослабляться, пока не будет достигнуто разблокированное состояние, показанное на Фиг.1.
Для реализации возможности ручного перемещения рукоятки 9 относительно покрывающей муфты 2 рукоятка 9 жестко соединена с цилиндрическим стержнем 59. Стержень 59 расположен коаксиально с покрывающей муфтой 2 и исполнительным элементом 3. Аксиальные перемещения стержня 59 относительно других частей исполнительного элемента 3 не допускаются благодаря стопорным кольцам 51, однако стержень 59 может свободно вращаться относительно других частей исполнительного элемента 3 вокруг осевого направления. Стержень 59 помещен во втулку 53 покрывающей муфты 2, сама же втулка 53 располагается коаксиально со стенкой 21 покрывающей муфты 2 и жестко соединена с ней. Стержень 59 имеет несколько пальцев 52, выступающих из него в поперечном направлении. Эти пальцы 52 помещены в направляющие щели во втулке 53. Как хорошо видно на Фиг.3, эти направляющие щели имеют аксиально направленные участки 54 и тангенциально направленные участки 55, соединенные с аксиально направленными участками 54. Таким образом, рукоятка 9 может совершать скольжение вручную относительно покрывающей муфты 2 в направлении 40 (Фиг.3). В процессе такого скольжения пальцы 52 направляются на аксиально направленных участках 54. По завершении такого скольжения можно достичь заблокированного состояния устройства 1. В этом заблокированном состоянии рукоятка 9 может совершать поворот вручную относительно покрывающей муфты в направлении 42 (Фиг.3). В процессе такого поворота пальцы 52 направляются на тангенцильно направленных участках 55. По завершении такого поворота может быть достигнуто положение, в котором заблокировано аксиальное перемещение рукоятки относительно втулки 53 в направлении перехода в разблокированное состояние.
Следует отметить, что имеется возможность применения дополнительного уплотнительного материала, например, на стопорных кольцах 51 (Фиг.1) или рядом с ними, чтобы не допустить проникновения нежелательных субстанций через исполнительный элемент 3.
Далее рассмотрим другой вариант осуществления, показанный на Фиг.4-7.
На Фиг.4 и 5 показано защитное устройство 101 для скважинной трубы согласно изобретению, установленное на конце 107 скважинной трубы. Устройство 101 установлено для защиты внутренней винтовой резьбы 108 конца 1077 скважинной трубы. В представленном смонтированном состоянии устройство 101 выполнено с возможностью перехода вручную между заблокированным состоянием, показанным на Фиг.5, и разблокированным состоянием, показанным на Фиг.4. В заблокированном состоянии устройство 101 закреплено на трубе так, чтобы предотвратить отсоединение устройства от трубы при внешних ударных воздействиях случайного характера. В разблокированном состоянии устройство 101 крепится к трубе менее прочно, чем в заблокированном состоянии, при этом устройство можно снять с трубы вручную.
Устройство 101 содержит покрывающую муфту 102 и исполнительный элемент 103.
Покрывающая муфта 102 содержит периферийную стенку 121 муфты, имеющую центральную ось 105. Сторона стенки 121 муфты, обращенная от центральной оси 105, представляет собой покрывающую сторону 122, предназначенную для покрытия внутренней винтовой резьбы 108 конца 107 трубы. Это покрытие винтовой резьбы происходит в представленном смонтированном состоянии, т.е. когда стенка 121 муфты коаксиально введена в конец 107 трубы.
Покрывающая муфта 102 снабжена упругим материалом 104 на покрывающей стороне 122 стенки муфты. По меньшей мере, часть стенки 121 муфты обладает гибкостью, наряду с тем, что стенка 121 муфты прерывается щелями 123 (Фиг.6). Щели 123 по своей длине проходят в, по меньшей мере, аксиальном направлении 105, так что стенка 121 муфты способна деформироваться так, что, по меньшей мере, диаметр стенки 121 муфты, по меньшей мере, на участке аксиального направления 105 может регулироваться.
Упомянутая регулируемость диаметра стенки 121 муфты обеспечивает возможность взаимного перехода между заблокированным состоянием и разблокированным состоянием, при этом упругий материал 104 в заблокированном состоянии поджат стенкой 121 муфты в винтовую резьбу 108 (Фиг.5), а в разблокированном состоянии он не поджат в винтовую резьбу 108 (Фиг.4) или поджат менее прочно, чем в заблокированном состоянии.
Исполнительный элемент 103 имеет возможность скольжения относительно покрывающей муфты 102 в аксиальном направлении 105 покрывающей муфты для реализации изменения деформированного состояния стенки 121 муфты с целью осуществления возможности взаимного перехода между заблокированным состоянием и разблокированным состоянием. В представленном варианте исполнительный элемент 103 содержит исполнительное тело 131, которое располагается осесимметрично относительно центральной оси 105 и коаксиально окружено стенкой 121 покрывающей муфты 102. Покрывающая муфта 102 на той кромке своей стенки 121, которая является самой дальней при введении в конец 7 трубы, имеет кольцеобразный фланец 124, проходящий от этой кромки в направлении центральной оси 105. Данный кольцевой фланец 124 окружает проход 125 через покрывающую муфту 102, при этом через проход 125 проходит корпус 131 исполнительного элемента 103. Наружная периферийная сторона 132 исполнительного тела 131 имеет наклонную форму относительно центральной оси 105.
Ручное управление исполнительным элементом 103 может выполняться посредством рукоятки 109 исполнительного элемента 103. Когда пользователь перемещает рукоятку 109, начиная из разблокированного состояния, показанного на Фиг.4, в направлении 140 параллельно центральной оси 105, исполнительное тело 131 исполнительного элемента 103 будет постепенно проталкивать стенку 121 покрывающей муфты 102 далее по направлению к винтовой резьбе 108 конца 107 трубы, пока не будет достигнуто заблокированное состояние, показанное на Фиг.5. Это обеспечивается скольжением упорного контактного соединения между наклонными частями стороны 132 исполнительного тела 131 исполнительного элемента 103, с одной стороны, и кольцевым фланцем 124 покрывающей муфты 102, с другой стороны, а также упомянутой способностью к деформированию стенки 121 муфты. Когда пользователь перемещает рукоятку 109, начиная из заблокированного состояния, показанного на Фиг.5, в направлении 141 (Фиг.5), т.е. противоположно направлению 140 на Фиг.4, стенка 121 покрывающей муфты 102 будет постепенно ослабляться, пока не будет достигнуто разблокированное состояние, показанное на Фиг.4.
Для реализации возможности ручного перемещения рукоятки 109 относительно покрывающей муфты 102 кольцеобразный фланец 135 исполнительного тела 131 имеет ряд выемок 152 на своей наружной периферии (Фиг.7), в то время как стенка 121 покрывающей муфты 102 имеет ряд направляющих ребер 154 во внутреннем пространстве покрывающей муфты 102. Фланец 135 может скользить благодаря этим выемкам 152 вдоль направляющих ребер 154. Направляющие ребра 154 проходят в аксиальном направлении 105. Таким образом, рукоятка 109 может совершать скольжение вручную относительно покрывающей муфты 102 в направлении 140 (Фиг.7). По завершении такого скольжения можно достичь заблокированного состояния устройства 101. В этом заблокированном состоянии рукоятка 109 может совершать поворот вручную относительно покрывающей муфты 102 в направлении 142 (Фиг.7). Такой поворот может быть выполнен благодаря тому, что направляющие ребра 154 проходят не полностью до кольцевого фланца 124 покрывающей муфты 102, оставляя промежуточные пространства между каждым из направляющих ребер 154 и фланцем 124. Наружные части фланца 135, таким образом, могут вводиться в эти промежуточные пространства, как показано на Фиг.5. По завершении упомянутого поворота может быть достигнуто положение, в котором заблокировано аксиальное перемещение рукоятки 109 относительно покрывающей муфты 102 в направлении перехода в разблокированное состояние. Следует отметить, что фланец 135 может иметь один или более выступающих элементов 155, показанных на Фиг.7, что ограничивает диапазон поворота благодаря контакту в упор между элементами 155 и направляющими ребрами 154.
В варианте, показанном на Фиг.4-7, упругий уплотнительный диск 164 удерживается исполнительным элементом 103 на стороне покрывающей муфты 102, обращенной от рукоятки 109. Этот уплотнительный диск 164 проходит по существу коаксиально покрывающей муфте 102 и по существу поперечно аксиальному направлению 105. В разблокированном состоянии, показанном на Фиг.4, уплотнительный диск 164 расположен между кольцеобразным концевым фланцем 134 исполнительного элемента 103 и фланцем 124 покрывающей муфты 102 в непосредственной близости к ним. Когда пользователь перемещает рукоятку 109, начиная из разблокированного состояния, показанного на Фиг.4, в направлении 140, уплотнительный диск 164 также перемещается в направлении 140. В некоторый момент в ходе своего перемещения наружные части уплотнительного диска 164 упираются в уступ 156, обычно присутствующий в трубах, имеющих внутреннюю винтовую резьбу. Проталкивание рукоятки далее в направлении 140 приводит к тому, что уплотнительный диск 164 скользит поверх исполнительного тела 131, в частности поверх наклонных частей стороны 132 исполнительного тела 131. Таким образом, уплотнительный диск 164 будет удерживаться в напряженном состоянии между упомянутыми наклонными частями и уступом 156 (Фиг.5), при этом напряженное состояние обеспечивает высокие уплотнительные характеристики. Когда пользователь перемещает рукоятку 109, начиная из заблокированного состояния, показанного на Фиг.5, в направлении 141, уплотнительный диск 164 возвращается в свое положение, показанное на Фиг.4.
В каждом из вариантов осуществления на Фиг.1-7 покрывающая муфта и исполнительный элемент не могут вручную отсоединяться друг от друга. Таким образом, покрывающая муфта и исполнительный элемент каждого защитного устройства остаются неразделимыми для пользователей, таких как операторы по скважинным трубам, а также иной персонал, обращающийся с защитными устройствами в процессе их транспортировки и хранения. Как следствие, дополнительная работа по воссоединению этих частей не потребуется. В варианте осуществления на Фиг.1-3 такая «неразъемность» реализуется благодаря тому, что стенка 31 муфты исполнительного элемента 3 на своей кромке имеет кольцеобразный фланец 34 (Фиг.1 и 2), продолжающийся от этой кромки по направлению к центральной оси 5. Кольцеобразный фланец 34 упрется в кольцевой выступ 24 стороны 23 стенки 21 покрывающей муфты 2, когда, начиная из показанного на Фиг.1 положения, исполнительный элемент 3 перемещается в направлении, противоположном направлению 40, обозначенному на Фиг.1, предотвращая тем самым разделение вручную покрывающей муфты 2 и исполнительного элемента 3. В другом варианте осуществления, представленном на Фиг.4-7, «неразъемность» реализуется благодаря тому, что исполнительное тело 131 на противоположных сторонах прохода 125, через который оно продолжается, имеет соответственно кольцеобразные фланцы 134 и 135 (Фиг.4, 5 и 7). Кольцеобразные фланцы 134 и 135 соответственно упрутся в кольцеобразный фланец 124 покрывающей муфты 102, когда, начиная из показанных соответственно на Фиг.4 и 5 положений, исполнительный элемент 103 перемещается соответственно в направлении 140 и 141, предотвращая тем самым разделение вручную покрывающей муфты 102 и исполнительного элемента 103.
В каждом из вариантов осуществления на Фиг.1-7 существует возможность заполнения щелей в стенке муфты упругим уплотнительным материалом. Щели 23, показанные на Фиг.3, также как и их продолжения в представленном фланце 25 покрывающей муфты 2, могут быть заполнены, например, соответствующим упругим цементом. Кроме того, щели 123, показанные на Фиг.6, также как и их продолжения во фланце 124 покрывающей муфты 102, могут быть заполнены, например, соответствующим упругим цементом.
В каждом из вариантов осуществления на Фиг.1-7 упругий материал 4 и 104 соответственно обеспечивается посредством трех кольцевых уплотнений, проходящих коаксиально относительно стенок 21 и 121 покрывающих муфт соответственно. Для этой цели каждая из стенок 21 и 121 покрывающих муфт соответственно содержит три кольцевые канавки 6 и 106, в которые помещены эти три кольцевых уплотнения. Однако для каждого защитного устройства может применяться другое количество кольцевых уплотнений, например одно кольцевое уплотнение, два кольцевых уплотнения или более трех кольцевых уплотнений. Кроме того, вместо кольцевых уплотнений или в дополнение к ним упругий материал может быть размещен на покрывающей стороне в различных других формах и при иных схемах распределения.
Вышеописанные защитные устройства могут изготавливаться из различных материалов. Покрывающая муфта и/или исполнительный элемент, например, могут быть изготовлены из металла или из пластика, например посредством инжекционного формования. Существует возможность изготовить покрывающую муфту и исполнительный элемент из одного материала. Однако также имеется возможность изготовить эти две части из взаимоотличных материалов, например покрывающую муфту - из пластика, а исполнительный элемент - из металла или металлического сплава, или наоборот.
Выше изобретение было описано со ссылкой на конкретные варианты осуществления изобретения. Однако очевидно, что могут быть предложены различные модификации и изменения, не выходя за пределы объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения. Например, имеется возможность применения различных типов наклонов на стороне 32 стенки 31 муфты исполнительного элемента 3 и на стороне 132 исполнительного тела 131 исполнительного элемента 103, в том числе конусообразных и обладающих кривизной. Кроме того, по сравнению с примерами, представленными на Фигурах, наклоны могут иметь противоположные углы относительно центральных осей 5 и 105, и в этих случаях направления 40, 41, 140, 141 блокирования и разблокирования изменяются на противоположные относительно направлений 40, 140 блокирования и направлений 41, 141 разблокирования, показанных в примерах. Помимо этого, имеется возможность применения таких же наклонов с той же целью на стенках покрывающих муфт, вместо таких наклонов или в дополнение к таким наклонам на исполнительных элементах. Возможны также и другие модификации, изменения или альтернативные решения. Соответственно описание и чертежи следует рассматривать как иллюстративные, а не в ограничительном смысле.