ПРИБОР ДЛЯ СВЕРЛЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ В ОБСАДНЫХ ТРУБАХ

По основному авторскому свидетельству №42009 предложен прибор, производящий сверление отверстий в обсадных трубах путем передачи через канат движения барабану, сообщающему сверлу одновременно вращательное и возвратно-поступательное движение при помощи вращающегося в одну сторону винта с прямой и обратной резьбой.

Прибор опускается в скважину на особом фонаре, который на требуемой глубине закрепляется. Спускающийся ниже канат при возвратно-поступательном движении приводит сверло в рабочее состояние. По окончании сверления пружина фонаря сжимается с помощью собачек, и прибор свободно вынимается из буровой скважины.

Предлагаемое изобретение касается такого прибора и имеет ту отличительную особенность, что для обратного увода сверла в любой момент путем приведения в действие шестеренчатой передачи от главной шестерни применена зубчатая рейка. Последняя укреплена одним концом в клине штока ясса, а на другом конце несет планку, которая при поднятии ее в верхнее положение служит для перевода в холостое положение из рабочего одной собачки и из холостого положения в рабочее другой собачки.

Для закрепления прибора в обсадных трубах на требуемой высоте применен клин, подвешенный шарнирно на серьгах к стопорному кольцу, которое при посредстве промежуточного кольца и клина ясса удерживает в заряженном состоянии пружину.

Во время спуска прибора шток скреплен с корпусом при помощи роличных клещей, поджимаемых в установленный момент клином масляного катаракта.

В приборе применен состоящий из двух трещеток сигнализатор числа оборотов сверла. Прямая трещетка имеет крупные зубцы, а обратная - мелкие.

На фиг. 1 изображен продольный разрез сверлильной части предлагаемого аппарата, на фиг. 2 и 3 - разрез соответственно по А-В и С-D фиг. 1, на фиг. 4 показан продольный разрез масляного катаракта с одной трубкой, а на фиг. 5 - с двумя трубками.

Сверло 1 на одном конце снабжено коронкой 2, а на другом - штифтом 3, головка 4 которого ходит по внутренней прямой и обратной нарезкам втулки 5.

Сверло 1 имеет три продольные канавки и при помощи входящих в эти канавки шпонок, прикрепленных к шестерне 6, получает вращательное движение от шестеренок 7 и 8. Втулка 5 получает вращение от шестерен 9 и 10.

Так как число зубьев шестерни 7 на единицу меньше числа зубьев шестерни 10, то при одновременном вращении втулки и сверла, втулка отстает, и сверло подается до того момента, пока головка 4 штифта 3 попадет в обратную нарезку и начнет выводить сверло обратно. Шаг обратной резьбы больше шага прямой и потому сверло будет выдвигаться обратно быстрее, чем вперед.

Когда сверло 1 дойдет обратно, головка 4 штифта 3 попадет в кольцевую выточку, и сверло будет вращаться вхолостую, не продвигаясь вперед.

Приводной механизм, сообщающий движение сверлу и втулке, состоит из упомянутых шестерен 6, 7, 8, 9 и 10 и шестерни 11, получающей движение от зубчатой рейки 12. Последняя прикреплена к клину 13 штока 14 ясса, могущего двигаться вверх и вниз при соответствующих движениях ясса с помощью каната.

Храповые колеса 16, зубья которых направлены в противоположные стороны, соединены с помощью тонких шпилек с шестернями 8, передающими вращение шестерням 10 и 7. В шестерню 11 вставлен имеющий уступ валик 17 с двумя собачками 18 и 19. Когда одна из них сцеплена с зубьями храпового колеса, то другая не касается зубьев второго храпового колеса и наоборот. Валик 17, а, следовательно, и собачки 18 и 19 удерживаются в установленном положении с помощью штифта 20 с пружинкой, упирающейся в уступ на валике 17.

Таким образом, при возвратно-поступательных перемещениях движение будет передаваться с помощью одной из собачек соответствующему храповому колесу, а сверло 1 и втулка 5 будут двигаться поступательно. Но если сверло заест, на что укажет сигнализатор, то указанный механизм даст возможность сообщить сверлу обратное движение и вывести его обратно. При заедании сверла шпильки, соединяющие храповое колесо с шестерней 8, срежутся, и храповое колесо будет вращаться вхолостую.

Движение вверх и вниз ясса (а вместе с ним и рейки 12) производится на строго определенном участке, фиксируемом на канате (на котором спущен прибор) с помощью меток. На рейке прикреплены две планки 21, верхняя из которых предназначена для подъема промежуточного кольца 22, а нижняя - для перемены положения собачек 18 и 19. Собачка 19 не имеет выступа и находится в зацеплении с работающим на прямой ход храповым колесом. Собачка же 18 имеет выступ и работает вхолостую, т.е. не сцеплена с соответствующим храповым колесом. Собачки монтированы так, что при подъеме рейки 12 нижняя планка 21 подходит к выступу собачки 18, которая в этот момент располагается в крайнем боковом положении у рейки, нажимая на выступ собачки 18, прижимает ее к храповому колесу и тем самым переводит на рабочий ход, а работающая до сих пор собачка 19 выходит из зацепления. При этом штифт 20 перескакивает на другую сторону уступа валика 17 и прочно удерживает собачки в новом положении.

При дальнейшем спуске или подъеме рейки 12 ее планка 21 не будет задевать собачек. Спустив рейку обратно до нижней метки, производят возвратно-поступательные передвижения, сообщающие сверлу обратный ход.

Так как аппарат спускается на одном канате и с помощью его же приводится в движение, то для осуществления последнего необходимо после спуска аппарата в скважину на требуемую глубину закрепить его в этом месте. Это достигается при помощи клина 23 с хвостовиком 24.

Клин помещается в гнезде 35 кожуха прибора. Хвостовик 24 клина 23 охватывается с двух сторон серьгами 25, удерживаемыми в вертикальном положении пружинами 26 и имеющими на верхнем конце загибы, опирающиеся на язычки 27, надетые на ось 28 стопорного кольца 29. Язычки 27 удерживаются от проворачивания в приподнятом положении рожками 30 промежуточного кольца 22.

Клин 23 приподнимается вверх и заклинивает прибор в скважине с помощью пружины 32, действующей на кольца 29 и 31.

Во время спуска прибора в скважину пружина 32 сжимается кольцами 29 и 22, на которые нажимает клин 13 штока 14 ясса 33. Шток 14 ясса соединен жестко с корпусом ясса 33 помощью роликовых клещей 34. Когда прибор достигнет нужной глубины, клещи 34 разжимаются катарактом, шток ясса отделяется от корпуса и перестает сжимать пружину 32. Последняя поднимает кольца 29 и 22, а вместе с ними и клин 23, заклинивая тем самым прибор.

По окончании сверления шток 14 ясса поднимают в крайнее верхнее положение. Вместе с ним поднимается и рейка 12 с верхней планкой 21, которая в свою очередь поднимает за соответствующие уступы кольцо 22 вместе с прикрепленными к нему рожками 30. Язычки 27 проворачиваются, и клин 23 вместе с серьгами 25 отделяется от кольца 22. При ударе яссом вверх клин 23 садится в свое гнездо 35 в кожухе прибора, и прибор свободно извлекается из скважины.

Когда прибор закрепляют в скважине на нужной глубине, клин 23 приподнимается. При этом головка болта задевает за рычаг, удерживающий тугую пружину 36. Пружина раскручивается, и приведенная во вращение зубчатка своими зубцами 37 задевает за выступ молоточка 38, который в течение нескольких секунд будет ударять по кожуху прибора 39, сигнализируя, что прибор уже закреплен.

Прибор снабжен еще одним сигнализатором, дающим возможность судить о работе сверла. Шестерня 6, сообщающая вращение сверлу, одновременно вращает и шестерню 40, на валу которой насажены две трещетки, прижимаемые пружиной. При прямом вращении сверла трещетка с одним зубом будет наносить удары по втулке 41, а следовательно, и по кожуху прибора. При обратном вращении сверла на один оборот будут раздаваться четыре удара. Эти удары и сигнализируют о работе сверла.

Ясс (ножницы) состоит из корпуса (гильзы) 42 и штока 14. К гильзе 42 внизу прикрепляют с помощью соединительной шайбы кожух прибора, а вверху - кольцо 44, с которым шток ясса может быть нераздельно соединен с помощью роличных клещей.

В гильзе 42 по ее длине имеется прорез, в котором ходит клин 13, расположенный на нижнем конце штока.

Верхним концом шток соединен с катарактом, к которому прикрепляется канат 45, служащий для спуска прибора и приведения его в движение.

Шток ясса намертво соединяется с корпусом и только после закрепления прибора на нужной глубине отделяется от корпуса, и ясс работает как ножницы.

Трубка 46 катаракта, показанного на фиг. 4, соединяется при помощи переводника 47 с трубкой 48. Нижний конец последней соединен с навернутым на конец штока 14 ясса наконечником, в котором укреплены роличные клещи 34, захватывающие кольцо 44 ясса, при крайнем нижнем положении штока.

В верхний конец трубки 46 ввинчена головка 49, соединяющаяся с помощью переводника 50 с ропсокетом 51, а в него вделан конец каната 45, на котором спускается прибор. В трубку 46 вставлен поршень 52, шток 53 которого проходит через отверстие переводника 47 с сальником 54 и соединяется с клином 55. Этот клин может под действием пружины 56 перемещаться по направляющей планке 57, расположенной в трубке 48.

Через пробку 58 в трубке 59, ввинченной в канал поршня 52 в пространство между поршнем и переводником 47, может быть налита нефть (или масло). Через отверстие в штоке 53 по узкому каналу, который может закрываться и диаметр которого может регулироваться пробкой 60, эта нефть (или масло) при открытии пробки 60 под действием пружины 56, давящей на клин 55, а через него на шток 53 и поршень 52, выливается наружу до тех пор, пока нижнее отверстие в штоке 53 не перекроется сальником 54. После этого нефть будет выливаться через оба отверстия в штоке наружу, а клин 55, дойдя до клещей 34, разожмет их.

Таким образом, катаракт позволяет путем регулирования с помощью пробки 60 диаметра отверстия, из которого первоначально выливается нефть, получить разжатие клещей лишь через определенный промежуток времени, потребный на спуск прибора до нужной глубины.

Катаракт заряжается следующим образом. В окно трубки 48 вставляют лом под клин 55 и под тяжестью ясса пружина 56 сжимается. Пробку 58 отвинчивают и наливают нефть в пространство под поршнем. После этого пробку 58 завинчивают. Налитая нефть находится теперь под давлением пружины 56. При спуске прибора в скважину пробка 60 отворачивается на нужный угол, указываемый стрелкой 61 на циферблате, и прибор спускается в скважину.

Показанный на фиг. 5 катаракт включает в себя две трубки 62 и 63. В верхний конец трубки 62 ввернут наконечник 64, в который вделан канат 45. Наконечник 64 имеет три отверстия: одно 73 для заливки масла (или нефти), другое для выхода воздуха при заливке масла и третье для регулировочного вентиля 66 со стержнем 67.

Трубка 63 вставлена внутрь трубки 62 и соединяется с наконечником 64 и с переводником 68. Внутри трубки 63 помещается поршень 69, шток 70 которого проходит через сальник 71 переводника 68 и соединяется с клином 72. На последний давит пружина 74. Он предназначен для разжатия роликовых клещей 43. Сжав ломом пружину 74, отводят поршень в верхнее положение и через первое отверстие наливают масло, заполняющее пространство под поршнем (воздух при этом выходит через второе отверстие). Затем пробки обоих отверстий закрывают. Когда отверстие наконечника 64 закрыто, масло находится под давлением пружины. Если же отверстие открыто, то масло через отверстия 31 в трубке 63, через кольцевое пространство между трубками 63 и 62 и через отверстие в наконечнике 64 будет проходить из пространства под поршнем 69 в пространство над поршнем до тех пор, пока поршень не спустится ниже верхнего ряда отверстий 31 в трубке 63. После этого масло через нижний ряд отверстий и кольцевое пространство будет проходить уже в пространство над поршнем через верхний ряд отверстий 31, а не через отверстие в наконечнике 64.

Время, потребное на прохождение поршнем 69 пути от верхнего положения до положения между рядами отверстий 31 в трубке 63, несколько больше времени, необходимого для спуска прибора на нужную глубину. По достижении прибором этой глубины клин 72, дойдя до клещей 43, разжимает их, шток ясса отделяется от корпуса, и прибор закрепляется в скважине.

Зарядка прибора во время работы производится следующим образом. Прежде всего заряжают сверло, для чего головку 4 штифта 3 выводят из кольцевой выточки втулки и заводят в первую нитку прямой резьбы втулки. Затем заряжают катаракт, после чего сжимают пружину 32, соединяют серьгу 25 с кольцом 29 и устанавливают кольцо 22. Шток ясса опускают до нажатия клина 13 на кольца 22 и 29, причем в это время клещи автоматически защелкиваются и соединяют шток ясса с корпусом. После этого приоткрывают вентиль катаракта на нужную величину и спускают прибор на заданную глубину. Через некоторое время раздается сигнал, свидетельствующий о том, что прибор закрепился. Сделав метку на канате, поднимают его на 1 метр и делают вторую метку. Производят нужное число возвратно-поступательных перемещений. По окончании сверления поднимают канат доотказа, т.е. до крайнего верхнего положения клина 13 штока ясса, производят удар яссом, и освободившийся прибор извлекают. Если же сверло при сверлении заело, приподнимают канат до верхнего крайнего положения и опускают обратно до прежних меток. При этом получается переключение на обратный ход. Делают то же число возвратно-поступательных перемещений и сверло уводят обратно, после чего прибор освобождается и его извлекают.

Если почему-либо сверло так заело, что оно не идет обратно, то повторными ударами ясса вверх обламывают сверло.