Роторно-лабиринтный переключатель потока для проталкивания геофизических приборов в ствол скважины Российский патент 2024 года по МПК E21B19/08 F01L7/00 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к дополнительному устьевому оборудованию скважины и может быть использовано в процессе прокачки с целью проталкивания геофизических приборов через лубрикатор и далее в ствол наклонной скважины.

Известны переключатели потоков, используемых в различных гидравлических системах управления или производства определенных видов работ, (например, Крановый распределитель. ЭГП 3732-3734 Стр. 281-283. И.И. Артоболевский «Механизмы в современной технике» Т 6-7).

Но эти и описанные в различных учебниках известные гидравлические распределители, управляющие гидросистемами, предназначены для ручного управления и для работы в автоматическом режиме не приемлемы.

Известно устройство для спуска геофизического кабеля «жесткой» конструкции в скважину под большим давлением (патент RU 2736743, МПК Е21В 19/08, Е21В 33/072, опубл. 19.11.2020 г., Бюл. № 32), содержащее противовыбросовый кабельный превентор, лубрикаторное сигнальное устройство, приемную камеру лубрикатора, устьевой герметизатор кабеля, внутрилубрикаторный механизм проталкивания кабеля, расположенный между приемной камерой и камерой герметизатора кабеля, и внутрилубрикаторный верхний ролик.  Также корпус проталкивающего кабель элемента на нижнем и на верхнем своих концах имеет боковые каналы, снабженные кранами высокого давления и электроуправляемыми переключателями потока для поочередной подачи через них прокачиваемой жидкости под давлением, а сигналом для переключения служит превышение установленного давления в этих каналах, которое фиксируется по имеющимся в них реле давления, после достижения проталкивающим кабель элементом одного из крайних положений.

То есть в устройстве применены устройства как для управления потоками, так и для генерации потоков высокого давления, основанные на электроприводах.

А на скважинах до эксплуатационного периода и на многих скважинах специального назначения отсутствуют достаточно мощные источники электроэнергии. Поэтому для проведения исследовательских работ применение агрегатов на автомобильной основе и применение автономных (не связанных с электрическими сетями) систем более распространено и используется в практике. Применение на горизонтальных скважинах с наклонным устьем известной технологии и устройства затруднено или не приемлемо – это и есть главный недостаток.

Технической задачей является создание устройства, которое в процессе прокачки технологической жидкости через корпус проталкивателя геофизического кабеля создает поток жидкости с меняющимся направлением движения, при этом момент переключения должен совпадать с нахождением проталкивателя в крайнем положении в своём корпусе.

Техническая задача решается роторно-лабиринтным переключателем потока для проталкивания геофизических приборов в ствол скважины, включающим корпус с двумя боковыми каналами и тремя отверстиями под быстроразъемные соединения – БРС, при этом в корпусе установлен вал, снабженный герметизирующим элементом и местом для посадки рукоятки на одном конце, с установленными на нем роторными дисками с каналами, зафиксированными между статорными дисками со сквозными отверстиями, прижатыми к роторным дискам пружинами и снабженными фиксаторами от поворота, фиксатором рабочего положения, состоящим из роликов подшипников, прижатых силовыми пружинами к рабочей поверхности тормозного колеса, и узлом переключения, состоящим из храпового колеса с собачкой, прикрепленной к поперечной раме, связанной с поршнем, установленным в дополнительном цилиндре и подпружиненным силовой пружиной, возвращающей поршень в исходное состояние после совершения переключения и спада давления в гидролинии, при этом поперечная рама в корпусе установлена на гильзах с возможностью свободного скольжения, также концы корпуса снаружи оснащены вращающимися тройниковыми отводами, соответствующими боковым каналам в корпусе и объединенными на одно быстроразъемное соединение, образуя выходной канал устройства, причем одно из трех указанных отверстий корпуса является входным каналом, подключаемым через БРС к нагнетательной линии насосного агрегата, а два других отверстия образуют автоматически переключаемые каналы, подключаемые через БРС к гидролинии устьевого лубрикатора с возможностью согласованных действий с проталкивателем геофизического кабеля, при этом после каждого переключения узла переключения поток, получаемый в линии от входного канала между автоматически переключаемыми каналами, меняет направление своего движения на противоположное посредством соответствующего поворота каналов роторных дисков относительно сквозных отверстий статорных дисков.

На фиг. 1 показан роторно-лабиринтный переключатель потока.

На фиг. 2 показано сечение А-А фиксатора рабочего положения.

На фиг. 3 показано сечение Б-Б, проходящее через роторный диск.

На фиг. 4 показано сечение В-В, проходящее через узел переключения.

На фиг. 5 и 6 показаны сечения Г-Г и Д-Д, проходящие через статорные диски переключателя.

Роторно-лабиринтный переключатель потока для проталкивания геофизических приборов в ствол скважины (фиг. 1-5) включает корпус 1 с двумя боковыми каналами и тремя отверстиями под БРС.

В корпусе 1 установлен вал 2. На вал 2 установлены на шпонках (на фиг. 1 не показаны) роторные диски 3, 4, зафиксированные между статорными дисками 5, 6, 7, 8.

На валу 2 также через шпонки (на фиг. 1 не показаны) установлены фиксатор рабочего положения 9 и узел переключения 10.

Один конец вала 2 снабжен герметизирующим элементом 11 и имеет посадочное место 12 для рукоятки (на фиг. 1 не показан).

Концы корпуса 1 снаружи оснащены вращающимися тройниковыми отводами 13 и 14, которые соответствуют боковым каналам на корпусе 1 и объединены на одно БРС 15, образуя выходной канал устройства. Входным каналом является БРС 16, установленный на корпусе 1. А два БРС 17 и 18 образуют переключаемые каналы.

Упомянутые статорные диски 5, 6, 7 и 8 попарно прижаты к своим роторным дискам 3 и 4 пружинами 19 и имеют отдельные фиксаторы 20 к корпусу 1 от поворота. На поверхности дисков 5, 6, 7, 8 выполнены сквозные отверстия 21 (фиг. 5, 6), расположенные равномерно и соответственно каналам 22 роторных дисков 3 и 4.

Фиксатор рабочего положения 9 выполнен из роликов 23 от подшипника, которые прижимаются силовыми пружинами 24 к рабочей поверхности тормозного колеса 25.

Узел переключения 10 (фиг. 4) выполнен из храпового колеса 26 собачка 27 которого прикреплена к поперечной раме 28. Рама 28, в свою очередь связана с поршнем 29, установленном в дополнительном цилиндре 30 и также подпружинена силовой пружиной 31, возвращающей поршень 29 в исходное состояние после совершения переключения и спада давления в гидролинии. Поперечная рама 28 в корпусе 1 установлена на гильзах 32 с возможностью свободного скольжения.

Устройство работает следующим образом.

Роторно-лабиринтный переключатель потока для проталкивания геофизических приборов в ствол скважины к остальным элементам гидролинии устьевого лубрикатора присоединяется через БРС 17 и 18 переключаемых каналов, а входной канал 16 подключается к нагнетательной линии насосного агрегата. Насосный агрегат может быть любым, соответствующим только по производительности (на фиг. 1-6 не показан).

Через выходной канал 15 устройства отработанная жидкость возвращается в расходный бак насосного агрегата. Таким образом, по команде начальника геофизической партии и под его контролем производится спуск прибора в ствол скважины.

Переключение происходит одновременно, поэтому поток, получаемый в линии между переключаемыми каналами 17, 18, меняет направление своего движения на противоположное после каждого переключения. А усилие в узле переключения 10, поворачивающее силовой вал 2 впоследстви преобразования линейного перемещения поршня 29 в угловое, создается в результате повышения давления в гидролинии после завершения цикла работ исполнительным механизмом, подключенным в эту линию (проталкивателем кабеля). Это усилие, воздействующее на поршень 29, превышая общее усилие пружин 31, удерживающих поршень 29 и элементов фиксатора рабочего положения 9, производит автоматическое переключение, а храповой механизм способствует этому.

Легко включаемый при помощи БРС в технологическую линию прокачки роторно-лабиринтный переключатель потока обеспечивает автоматическое пошаговое переключение каналов в гидролинии для получения, меняющего направление своего движения потока, согласованно с действием исполнительного механизма, т.е. проталкивателя геофизического кабеля.

Также появляется возможность получения автономно и автоматически меняющего направление своего движения потока технологической жидкости для прокачки через устьевые внутрилубрикаторные проталкиватели геофизического кабеля.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к дополнительному устьевому оборудованию скважины и может быть использовано в процессе прокачки с целью проталкивания геофизических приборов через лубрикатор и далее в ствол наклонной скважины. Роторно-лабиринтный переключатель потока для проталкивания геофизических приборов в ствол скважины включает корпус с двумя боковыми каналами и тремя отверстиями под БРС. В корпусе установлен вал. На вал установлены на шпонках роторные диски, зафиксированные между статорными дисками. На валу также через шпонки установлены фиксатор рабочего положения и узел переключения. Один конец вала снабжен герметизирующим элементом и посадочным местом для рукоятки. Концы корпуса снаружи оснащены вращающимися тройниковыми отводами, которые соответствуют боковым каналам на корпусе и объединены на одно БРС, образуя выходной канал устройства. Входным каналом является БРС, установленный на корпусе. А два БРС образуют переключаемые каналы. Упомянутые статорные диски попарно прижаты к своим роторным дискам пружинами и имеют отдельные фиксаторы к корпусу от поворота. На поверхности дисков выполнены сквозные отверстия, расположенные равномерно и соответственно каналам роторных дисков. Фиксатор рабочего положения выполнен из роликов от подшипника, которые прижимаются силовыми пружинами к рабочей поверхности тормозного колеса. Узел переключения выполнен из храпового колеса, собачка которого прикреплена к поперечной раме. Рама, в свою очередь, связана с поршнем, установленным в дополнительном цилиндре, и также подпружинена силовой пружиной, возвращающей поршень в исходное состояние после совершения переключения и спада давления в гидролинии. Поперечная рама в корпусе установлена на гильзах с возможностью свободного скольжения. Легко включаемый при помощи БРС в технологическую линию прокачки роторно-лабиринтный переключатель потока обеспечивает автоматическое пошаговое переключение каналов в гидролинии для получения, меняющего направление своего движения потока, согласованно с действием исполнительного механизма, т.е. проталкивателя геофизического кабеля. Также появляется возможность получения автономно и автоматически меняющего направление своего движения потока технологической жидкости для прокачки через устьевые внутрилубрикаторные проталкиватели геофизического кабеля. 6 ил.

Роторно-лабиринтный переключатель потока для проталкивания геофизических приборов в ствол скважины, включающий корпус с двумя боковыми каналами и тремя отверстиями под быстроразъемные соединения – БРС, при этом в корпусе установлен вал, снабженный герметизирующим элементом и местом для посадки рукоятки на одном конце, с установленными на нем роторными дисками с каналами, зафиксированными между статорными дисками со сквозными отверстиями, прижатыми к роторным дискам пружинами и снабженными фиксаторами от поворота, фиксатором рабочего положения, состоящим из роликов подшипников, прижатых силовыми пружинами к рабочей поверхности тормозного колеса, и узлом переключения, состоящим из храпового колеса с собачкой, прикрепленной к поперечной раме, связанной с поршнем, установленным в дополнительном цилиндре и подпружиненным силовой пружиной, возвращающей поршень в исходное состояние после совершения переключения и спада давления в гидролинии, при этом поперечная рама в корпусе установлена на гильзах с возможностью свободного скольжения, также концы корпуса снаружи оснащены вращающимися тройниковыми отводами, соответствующими боковым каналам в корпусе и объединенными на одно быстроразъемное соединение, образуя выходной канал устройства, причем одно из трех указанных отверстий корпуса является входным каналом, подключаемым через БРС к нагнетательной линии насосного агрегата, а два других отверстия образуют автоматически переключаемые каналы, подключаемые через БРС к гидролинии устьевого лубрикатора с возможностью согласованных действий с проталкивателем геофизического кабеля, при этом после каждого переключения узла переключения поток, получаемый в линии от входного канала между автоматически переключаемыми каналами, меняет направление своего движения на противоположное посредством соответствующего поворота каналов роторных дисков относительно сквозных отверстий статорных дисков.