ЯКОРЬ МЕХАНИЧЕСКИЙ Российский патент 2009 года по МПК E21B23/00 

Изобретение относится к технике для добычи нефти и других жидких полезных ископаемых, может быть использовано в качестве стопорной муфты для фиксации насоса, откачивающего пластовую жидкость в обсадных трубах, и предупреждения произвольного скручивания насосно-компрессорных труб.

Известен якорь плашкового типа, в состав которого входит корпус с резиновой трубкой и тела заклинивания в виде плашек. Данный якорь подвергается избыточному внутреннему давлению жидкости, действующему на резиновую трубку, которая нажимает на плашки и прижимает их к обсадной трубе (1).

Недостатками данного якоря являются сложность его конструкции и ненадежность системы управления из-за наличия в его составе резиновых трубок, малая несущая способность якоря из-за ограничения по давлению жидкости, действующему на резиновую трубку, и большая стоимость из-за нетехнологичности конструкции и наличия в ее составе герметичных стыков деталей.

Известен якорь механический, принятый за прототип, корпус которого выполнен в виде нескольких цилиндрических поверхностей, эксцентричных относительно оси насосно-компрессорных труб, на которых подвешен якорь, причем на корпусе закреплены накладки, имеющие винтовые пазы, в которых расположены подпружиненные тела заклинивания в виде шариков, причем в исходном положение якоря шарики закреплены фиксаторами, освобожающими последние при опускании якоря в скважину под действием факторов окружающей среды, например при воздействии пластовой жидкости или повышенной температуры в скважине. При этом шарики в винтовых пазах накладок при заклинивании якоря в обсадной трубе перемещаются по окружности и одновременно вверх, а для расклинивания якоря необходимо начать подъем якоря вверх (2).

Недостатком данного якоря является его уязвимость в полевых условиях от атмосферных осадков, а так же сложность конструкции из-за наличия фиксаторов для шариков, кроме того, перед каждым опусканием данного якоря в скважину требовалось приводить его в исходное состояние и снаряжать фиксаторы для шариков, что повышало его стоимость и стоимость эксплуатации, а также снижало надежность его работы.

Задачей изобретения является упрощение конструкции якоря механического, уменьшение его стоимости и стоимости эксплуатации, повышение надежности работы, а так же облегчение его эксплуатации и хранения якоря в полевых условиях

Поставленная задача решается тем, что каждая накладка снабжена двумя штырями, имеющими возможность перемещения с ней вдоль оси якоря относительно закрепленных на корпусе якоря верхней и нижней направляющих втулок для этих штырей, а каждая нижняя направляющая втулка снабжена пружиной, поджимающей накладку к верхней направляющей втулке, при этом каждая поверхность корпуса якоря вдоль дорожек качения шариков сопряжена с винтовой канавкой для последних и выполнена с незначительным уклоном вдоль его оси, причем винтовые пазы накладок ориентированы в направлении, обеспечивающем заклинивание шариками якоря при их перемещении по окружности и вниз вдоль винтовых пазов.

Во втором варианте конструкции якоря механического на поверхности шариков выполнено рифление.

Сопоставительный анализ заявленного решения и прототипа показывает наличие следующих новых отличительных признаков, характеризующих уровень изобретения:

- выполнение накладок с возможностью перемещения вдоль оси якоря механического, а так же наличие пружин, поджимающих их вверх до упора в верхнюю направляющую втулку и поверхностей корпуса якоря вдоль дорожек качения шариков, сопряженных с винтовыми канавками для последних, с незначительным уклоном вдоль его оси, что позволяет не только надежно заклинивать шариками якорь механический в обсадной трубе, но и легко расклинивать его сразу после начала подъема якоря при незначительном перемещении шариков вниз вдоль оси последнего, в результате шарики не будут оказывать большого сопротивления при подъеме якоря механического;

- ориентирование винтовых пазов накладок в направлении, обеспечивающем заклинивание шариками якоря при их перемещении по окружности и вниз вдоль этих пазов, позволяет при спуске якоря механического в скважину находиться шарикам вблизи от положения, при котором происходит их заклинивание в случае появления крутящего момента от работающего насоса, что обеспечивает большее быстродействие и большую надежность срабатывания механизма заклинивания шариками якоря механического;

- выполнение во втором варианте конструкции на поверхности шариков рифления позволяет улучшить сцепление последних с внутренней поверхностью обсадной трубы, которая может быть загрязнена, в результате обеспечивается более надежное заклинивание шариков и более надежная работа якоря механического.

Указанные новые отличительные признаки и достигаемый технический результат позволяют считать предложенную конструкцию якоря механического соответствующей изобретательскому уровню.

На фиг.1 изображен якорь механический внутри обсадной трубы в рабочем положении; на фиг.2 показан разрез А-А с шариком, на поверхности которого выполнено рифление.

Якорь механический содержит корпус 1, имеющий поверхности 2 с незначительным уклоном вдоль его оси, сопряженные с винтовыми канавками 3 для шариков 4, касающихся в рабочем положении внутренней поверхности обсадной трубы 5 и вместе с пружинами 6, расположенными в винтовых пазах 7 накладок 8, имеющих штыри 9, располагающиеся в верхних направляющих втулках 10 и в нижних направляющих втулках 11, внутри последних размещены пружины 12.

Якорь механический работает следующим образом. При включении насоса якорь механический, соединенный с ним, удерживает корпус насоса от проворачивания при помощи подпружиненных шариков 4, которые при наличии крутящего момента, действующего на корпус 1, немедленно заклиниваются между эксцентриковыми поверхностями последнего и внутренней поверхностью обсадной трубы 5, при этом шарики 4 передают часть усилия от крутящего момента на накладки 8, поджимая их вверх к верхним направляющим втулкам 10. Для расклинивания шариков 4 необходимо начать подъем якоря механического, при этом шарики 4, дорожки качения которых расположены на поверхностях 2 корпуса, имеющих незначительный уклон вдоль его оси, будут легко расклиниваться, перемещаясь по ним вниз и опуская накладки 8, которые своими штырями 9 сожмут пружины 12, размещенные в нижних направляющих втулках 11, в результате чего шарики 4 окажутся в винтовых канавках 3 для шариков и не будут создавать большого сопротивления при подъеме якоря механического.

Во втором варианте конструкции якоря механического на шариках 4 выполнено рифление 13, улучшающее сцепление последних с внутренней поверхностью обсадной трубы 5, которая может быть загрязнена, в результате будет обеспечено более надежное заклинивание шариков 4 и более надежная работа якоря механического.

Источники информации

1. Л.Г.Чичеров «Нефтепромысловые машины и механизмы» М., «Недра», 1983 г. стр.25

2. Патент РФ на изобретение №2148147 «Якорь механический» от 31.08.1998

Изобретение относится к технике для добычи нефти и других полезных ископаемых. Может быть использовано в качестве стопорной муфты для фиксации насоса в обсадных трубах, особенно в глубоких скважинах, и предупреждения произвольного скручивания насосно-компрессорных труб. Задача, решаемая изобретением, - упрощение конструкции якоря механического, уменьшение его стоимости и стоимости эксплуатации, повышение надежности работы, а также облегчение эксплуатации и хранения якоря механического в полевых условиях. Предложен якорь механический, содержащий корпус с несколькими цилиндрическими поверхностями, эксцентричными относительно оси насосно-компрессорных труб, на которых он подвешен, и имеющий поверхности с незначительным уклоном вдоль его оси, сопряженные с винтовыми канавками для шариков, дорожки качения которых расположены на указанных поверхностях, а сами они вместе с пружинами расположены в винтовых пазах накладок, оснащенных штырями, располагающимися в верхних направляющих втулках и в нижних направляющих втулках, внутри последних размещены пружины, причем винтовые пазы накладок ориентированы в направлении, обеспечивающем заклинивание шариками якоря при их перемещении по окружности и вниз вдоль винтовых пазов накладок. Во втором варианте конструкции якоря механического на поверхности шариков выполнено рифление. Для расклинивания шариков достаточно начать подъем якоря. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Якорь механический, содержащий корпус, выполненный в виде нескольких цилиндрических поверхностей, эксцентричных относительно оси насосно-компрессорных труб, на которых подвешен якорь, подпружиненные тела заклинивания в виде шариков, расположенные в винтовых пазах накладок, отличающийся тем, что каждая накладка снабжена двумя штырями, имеющими возможность перемещения вместе с ней вдоль оси якоря относительно закрепленных на корпусе верхней и нижней направляющих втулок для этих штырей, а каждая нижняя направляющая втулка снабжена пружиной, поджимающей накладку к соответствующей верхней направляющей втулке, при этом каждая поверхность вдоль дорожек качения шариков на корпусе якоря сопряжена с винтовой канавкой для последних и выполнена с незначительным уклоном вдоль его оси, причем винтовые пазы накладок ориентированы в направлении, обеспечивающем заклинивание шариками якоря при их перемещении по окружности и вниз вдоль винтовых пазов накладок.

2. Якорь механический по п.1, отличающийся тем, что на поверхности шариков выполнено рифление.