Ударний механізм

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для освобождения колонны труб при бурении, испытании и капремонте скважин. Известен ударный механизм /заявка № 93007128 приоритет, 26.02.96г/ предназначенный для ликвидации прихвата колонны труб состоящей из корпуса, в котором телескопически установлен полый шток-ударник и подпружиненная подвижная втулка, при этом шток--ударник установлен с возможностью фиксации и рассоединения с корпусом посредством шарикового замка, а в зазоре между ними размещен упругий элемент с двумя разжимными втулками поджимавши регулирующим раструбом установленным в корпусе. Недостатком этого устройства является то, что на больших глубинах в скважине от влияния высокой температуры нарушается пластичность упругого элемента, уменьшая при этом силы натяжения узла расцепления и удара. Кроме того, при сжатии упругого элемента увеличивается контактная сила трения между внутренней стенкой упругого элемента и наружной поверхностью штока-ударника, которая оказывает значительное сопротивление движению штока-ударника, что также снижает энергию удара в устройстве.I Задачей настоящего изобретения является повышение надежности работы ударного механизма за счет значительного снижения температурного влияния на работу узла расцепления в глубоких скважинах и исключения силы трения препятствующей свободному движению штока--ударника при неправильном ударе. Для решения поставленной задачи в известном устройстве, содержащем корпус, в котором телескопически, с возможностью передачи крутящего момента, установлен шток-ударник, шариковый замок и узел расцепления согласно изобретению узел расцепления состоит из выполненной на штокеударнике наружной многозаходной резьбы с расчетным углом наклона и ответной резьбовой цанговой втулки установленной в кольцевой расточке корпуса. На фиг.1 изображено устройство, вертикальный разрез в процессе спуска в скважину; на фиг.2 - то жє в рабочем положении при ударе вверх; на фаг.3 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.5 - вид В на фиг.2. Устройство содержит цилиндрический корпус 1 имеющий внутреннюю кольцевую расточку 2, гнездо 3, наковальню 4 и радиальную канавку 5. В корпусе 1 телескопически установлен шток-ударник 6, который снабжен соединительной муфтой 7, шлицевыми выступами 8, предназначенной для передачи крутящего момента наружной многозаходной резьбой 9 узла расцепления 10 и цилиндрическим стаканом II с ударником 12. Передача крутящего момента корпусу 1 обеспечивается посредством шлицевой гайки 13 соединенной с вершиной корпуса 1. В кольцевой расточке 2, с возможностью осевого перемещения и вращения установлена цанговая резьбовая втулка 14 узла расцепления 10 с резьбой соответствующей резьбе 9 выполненной на штоке-ударнике 6. С целью исключения телескопического перемещения штока-ударника 6 в корпусе 1 при спуске устройства в скважину, оно снабжено фиксирующим шариковым замком 15. Шариковый замок 15 состоит из шариков-фиксаторов 16, размещенных в сквозных отверстиях цилиндрического стакана 11, подвижной втулки 17 с кольцевой проточкой 18 и разжимной дружины 19. Подвижная втулка 17 снабжена сквозными перепускными отверстиями 20, клапанным седлом 21 и конусом 22, угол конусности которого меньше угла трения сталь по стали. В верхней части цилиндрического стакана 11 выполнена внутренняя коническая полость, соответствующая параметрам конуса 22. Фиксация штока-ударника 6 в корпусе 1 обеспечена углублением шаріков-фиксаторов 16 в радиальную канавку 5 и фиксацией их цилиндрической поверхностью подвижной втулки 17. При этом втулка 17 удерживается в крайнем верхнем положении совмещением конических поверхностей цилиндрического стакана 11 и конуса 22. В момент возникновения осложнения в скважине устройство приводится в действие как избыточным внутренним давлением с предшествующей установкой сферического клапана 24, так и сбросом полого груза. В обоих случаях циркуляция промывочной жидкости не нарушается. Ударный механизм работает следующим образом. В момент прихвата производят натяжение бурильной колонны и в ее ствол сбрасывают сферический клапан 24, как показано на фиг.24, который устанавливается в клапанном седле 21. Внутренним гидравлическим давлением и энергией сжатой пружины 19 подвижная втулка 17 перемещается вниз. При совмещении кольцевой проточки 18 с плоскостью расположения шариков-фиксаторов 16, находящиеся под нагрузкой, шарики-фиксаторы 16 из радиальной канавки 5 переместятся в кольцевую проточку 18, вследствие чего шток-ударника 6 освободится от зацепления с корпусом 1. Высвободившийся штокударник 6 вместе с узлом расцепления 10 переместится вверх до упора узла расцеплений 10 в гнезде 3, диаметр которого равен наружному диаметру сжатой резьбовой цанговой втулки 14. Усилие расцепления наружной многозаходной резьбы 9 от внутренней резьбы цанговой втулки 14 зависит от угла подъема резьбы винта, который рассчитывается от заданной силы по формуле расчета грузовых винтов Ap tgl = , Qxpxd2 где l - расчетный угол подъема винта и определяется он из условия l > (β + ρ); β - угол подъема резьбы самоторможения винта; ρ - угол трения сталь по стали; Ар - работа за один оборот винта, необходимая для подъема груза (приложенное усилие) и преодоление сопротивления трения в резьбе; Q - заданная величина силы натяжения; d2 - средний диаметр винта; (см. Анурьев В.И., 1978г., Том 2, стр.507). Под воздействием этой силы цанговая втулка 14 свинчивается и освободившийся шток своим ударником 12 производит удар о наковальню 4 корпуса 1. Разгрузкой бурильной колонны шток-ударник 6 перемещается вниз. При этом цанговая втулка 14 перемещаясь вниз окажется в кольцевой расточке 2 и раскрывшись своими лепестками охватит совместившуюся с ним наружную резьбу 9. И тем самым узел расцепления 10 вновь подготовлен к очередному ударному действию. Регулировать силу расцепления можно путем дополнительного ввода тормозного механизма препятствующего вращению цанговой втулки 14. Предлагаемое устройство вводится в компоновку ловильной колонны и позволяет оперативно вводить его в действие в момент возникновения осложнений и эффективно ликвидировать их в кратчайшие сроки. Ударный механизм может широко применяться при бурении и капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин. Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 Фіг. 4 Фіг. 5