УСИЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2001 года по МПК E21B31/113 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к усилительным устройствам для гидравлических ударных механизмов, используемых при ликвидации прихватов.

Известно усилительное устройство, включающее корпус, шток, размещенный в корпусе с возможностью совместного вращения и осевого перемещения, поршень, размещенный в корпусе и скрепленный со штоком, и герметичные масляные камеры, образованные корпусом, штоком и поршнем [1].

Недостатком известной конструкции является низкая эффективность работ по ликвидации прихватов из-за невозможности усиливать удары ГУМ'а и "сверху вниз" и "снизу вверх".

Известно усилительное устройство, включающее корпус, шток, размещенный в корпусе с возможностью совместного вращения и осевого перемещения, верхний и нижний поршни, размещенные в корпусе и установленные на штоке, и герметичные масляные камеры, образованные корпусом, штоком и верхним и нижним поршнями [2].

Недостатком известного усилительного устройства является сложность конструкции и недостаточная надежность его работы. Указанные недостатки определяются тем, что устройство имеет две (верхнюю и нижнюю) рабочие камеры сжатия масла, а также третью, промежуточную камеру, расположенную между рабочими камерами. Высота каждой рабочей камеры определяется степенью сжатия масла, позволяющей получить необходимую ударную нагрузку на ГУМ'е, а высота промежуточной камеры определяется ходом штока в корпусе. Таким образом, увеличенная длина устройства усложняет изготовление и надежность работы устройства.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности работы устройства.

Задача изобретения достигается тем, что в известном усилительном устройстве, включающем корпус, шток, размещенный в корпусе с возможностью совместного вращения и осевого перемещения, верхний и нижний поршни, размещенные в корпусе и установленные на штоке, и герметичные масляные камеры, образованные штоком, корпусом, верхним и нижним поршнями, верхний и нижний поршни установлены на штоке с возможностью ограниченного осевого перемещения, при этом ход каждого из поршней относительно штока равен ходу каждого из поршней относительно корпуса.

Предложенное выполнение устройства позволяет создавать только одну рабочую камеру сжатия масла, расположенную в корпусе между верхним и нижним поршнями. Одна рабочая камера обеспечивает работу усилительного устройства для нанесения ударов и "снизу вверх" и "сверху вниз".

Верхняя и нижняя масляные камеры имеют небольшие размеры и приобретают вспомогательную функцию хранения масла для смазки уплотнительных манжет устройства. Общая длина всех камер уменьшается, что упрощает изготовление устройства и повышает надежность его работы.

Изобретение поясняется чертежом, где изображен продольный разрез устройства.

Усилительное устройство ГУМ'а содержит цилиндрический корпус 1, в полости которого размещен шток 2 с возможностью совместного с корпусом вращения и осевого перемещения посредством шлицевого соединения 3. Верхний конец штока имеет резьбу для соединения с буровой колонной, а нижний конец корпуса - резьбу для соединения со штоком (шпинделем) ГУМ'а (не показан).

На наружной поверхности штока 2 выполнены верхняя 4, средняя 5 и нижняя 6 проточки, а на внутренней поверхности корпуса - три проточки: верхняя 7, средняя 8 и нижняя 9.

Поверхности проточек 4 и 7 образуют верхнюю камеру 10, поверхности проточек 6 и 9 образуют нижнюю камеру 11, а поверхности средних проточек 5 и 8 - среднюю рабочую камеру 12. Все камеры заполнены специальным машинным маслом посредством отверстий в корпусе, заглушенных пробками (не обозначены). Камеры 10 и 11 герметизированы посредством уплотнительных манжет 13. В камере 12 подвижно относительно штока 2 и корпуса 1 размещены поршни: верхний 14 и нижний 15. Ограничителями осевого перемещения поршней являются торцы проточек 4, 6, 7 и 9.

Усилительное устройство работает следующим образом.

В скважину при бурении прихватоопасного интервала в составе буровой колонны опускают усилительное устройство и ГУМ. Верхний конец штока 2 соединен с буровой колонной, а нижний конец корпуса 1 - со штоком (шпинделем) ГУМ'а. Между усилительным устройством и ГУМ'ом, а также над усилительным устройством может быть установлен набор утяжеленных труб УБТ - для концентрации ударного усилия.

При возникновении и ликвидации прихвата, например, породоразрушающего инструмента или забойного двигателя производят следующие операции.

Для ударного воздействия на буровую колонну в направлении "снизу вверх" грузоподъемным устройством буровой установки (лебедкой) производят натяжение буровой колонны. При этом шток 2 совместно с нижним поршнем 15 перемещается вверх относительно корпуса 1, сжимая масло в рабочей камере 12. При этом масло накапливает потенциальную энергию. При сжатии масла на расчетную величину (контролируется силой натяжения буровой колонны), натяжение колонны прекращают (тормозят лебедку). В это время шток ГУМ'а под воздействием силы натяжения усилительного устройства начинает рабочий ход вверх для совершения ГУМ'ом удара "снизу вверх". Потенциальная энергия сжатого в рабочей камере 12 масла воздействует на верхний поршень 14, сообщая корпусу 1 и соединенному с ним штоку ГУМ'а дополнительное ускорение. Дополнительную скорость движения получают и УБТ, ограничивая свой ход вверх на упорный торец корпуса ГУМ'а ударом. При этом после удара колонна труб выше усилительного устройства неподвижна, т.е. движение вверх по колонне гасится в самом усилительном устройстве. В результате энергия ударного воздействия на прихваченную колонну получается значительно большей, чем при использовании только ГУМ'а без усилительного устройства.

Для ударного воздействия в направлении "сверху вниз" производят описанные выше операции в обратной последовательности.

Вместо натяжения буровой колонны производят ее сжатие. При этом сжатие масла происходит также в камере 12. Камеры 10 и 11 в основном технологическом процессе не участвуют и их роль сводится к размещению небольшого количества масла для смазки уплотнительных элементов. То есть при натяжении колонны или ее сжатии рабочая масляная камера 12 одна и работает масло в ней всегда на сжатие, и в то же время является нулевой точкой движения верхней части колонны бурильных труб.

Таким образом, сжатие масла и накопление потенциальной энергии происходит в одной камере и при ударе в направлении "снизу вверх" и "сверху вниз", что позволяет выполнить устройство компактным, небольшим по длине, надежным в работе.

Преимуществом заявляемого технического решения по сравнению с известным является компактность разработанного устройства за счет использования только одной рабочей масляной камеры для создания ударов, направленных как "снизу вверх", так и "сверху вниз", что обеспечивает повышение надежности работы устройства.

Источники инфермации:
1. Общий каталог 1994-95 гг. фирмы "Хьюстон инжинирс, ИНК", "Бурильные и ловильные инструменты" - Буровой акселератор "Магнум", с. 4.

2. Общий каталог 1994 - 95 гг. фирмы "Хьюстен инжинирс, ИНК, "Бурильные и ловильные инструменты". Гидравлический акселератор двойного действия, с.4 (прототип).

Изобретение относится к буровой технике, а именно к усилительным устройствам для гидравлических ударных механизмов, используемых при ликвидации прихватов, упрощает конструкцию и повышает надежность работы устройства. Усилительное устройство состоит из корпуса, в полости которого размещен шток, соединенный шлицевым соединением с корпусом. На наружной поверхности штока выполнены верхняя, средняя и нижняя проточки. На внутренней поверхности корпуса имеются три проточки - верхняя, средняя и нижняя. Проточки образуют камеры. Верхний и нижний поршни установлены на штоке с возможностью ограниченного осевого перемещения. Ход каждого из поршней относительно штока равен ходу каждого из поршней относительно корпуса. При натяжении буровой колонны или ее сжатии в одной и той же камере, образованной средними проточками, происходит сжатие масла и накопление потенциальной энергии как при ударе в направлении снизу вверх, так и сверху вниз. Изобретение позволяет упростить конструкцию, выполнить устройство компактным и надежным в работе. 1 ил.

Усилительное устройство, включающее корпус, шток, размещенный в корпусе с возможностью совместного вращения и осевого перемещения, верхний и нижний поршни, размещенные в корпусе и установленные на штоке, и герметичные масляные камеры, образованные проточками, выполненными в корпусе и штоке, верхним и нижним поршнями, отличающееся тем, что верхний и нижний поршни установлены на штоке с возможностью ограниченного осевого перемещения, при этом ход каждого из поршней относительно штока равен ходу каждого из поршней относительно корпуса.