Гидровибратор Советский патент 1990 года по МПК E21B31/113 

Изобретение относится к области строительства и горного дела и, в частности, может быть использовано для ликвидации прихватов насосно-компрессорных труб или инструмента скважин в нефтегазодобываю - щей промышленности.

Целью изобретения является повышение эффективности работы гидровибрЭГтора за счет увеличения энергии удара при одновременном повышении надежности его работы за счет обеспечения работы клапанной группы в статических условиях.

На фиг. 1 изображена верхняя часть рез кольцевую проточку 40 в распредели- гидровибратора; на фиг. 2 - нижняя теле 3. На внутренней поверхности ци- его часть.линдра 7 размещен управляющий буртик

Гндровибратор состоит из верхней части 1 41. Нагнетательный канал 42 служит для полого корпуса, в котррой с помощью связи полостей корпуса над и под распре- верхнего переходника 2 закреплен распре- 5 делителем нагнетательной полости 43 с по- делитель 3. В распределителе 3 выпол- лостью 44 высокого давления. Сменные

центрирующие направляющие 45 удерживают ударник 21 в заданном положенни по отнощению к оси корпуса 25.

верхним концом цилиндра 7. В осевом ка- ю Гидровибратор работает следующим об- нале 4 с возможностью осевого переме- разом, щения и торцового контакта между собой соосно размещены верхний 8 и нижний 9 клапана с хвостовиком, который выполнен в виде втулок, внутренние полости котонен осевой канал 4 и сливной канал 5, соединенный с дренажным отверстием 6. Распределитель 3 телескопически связан с

Объект воздействия (свая, шпунт, прихваченный участок колонны труб, инструмент и т. п.) напрямую или через ловильный

„..„, ... ..«.. .... . - инструмент жестко соединяется с гидрорых обра зуют впускной канал 10. Верхний вибратором, после чего весь комплекс (на- клапан 8 имеет радиальнь е отверстия 11пример, свободная часть колонны труб-

в его втулке, а по краям нижнего гидровибратор-ловильный инструмент - клапана 9 выполнены перепускные пазы 12. прихваченный участок колонны труб) приво- В заданном исходном положении клапанная дится в рабочее положение: создается пред- группа удерживается верхней 13 и нижней 20 варительная натяжка инструмента талевой 14 пружинами. Пружина 13 размещена системой буровой установки или иным спо- между головкой 15 верхнего клапана 8 собом, например гидравлическими домкра- и крестовиной 16, зажатой в расточке тами, на величину, превышающую вес ко- переходника 2 распорной втулкой 17.. Ниж- лонны труб. Весь комплекс - свободный няя пружина 14 размещена между ниж- участок труб, присоединенный к нему гид- ним клапаном 9 и пятой установочной 18, 25 ровибратор, ловильный инструмент и прих- с помощью резьбового соединения (с воз- ваченный участок колонны труб будут

подвергаться растяжению. Корпус гидровибратора (верхняя 1 и нижняя 25 части, навинченные на промежуточную наковальню 24 и закрытые снизу крыщкой 26) переме- 30 щается вверх, а наковальня-переходник 30 с ограничителем 31 и объект (не показан), присоединенный к ниппелю 34 наковальни- переходника 30 с помощью замковой резьбы, остаются неподвижными. При перемещении вверх крышка 26 упирается в огра- ничитель 31 с усилием, величина котороможностью осев ого перемещения) и контрящего винта 19. Пята установочная 18 закреплена в дополнительном ударнике 20, жестко соединенном с основным ударником 21 с помощью хвостовика 22.

Цилиндр 7 жестко связан нижним концом с дополнительным ударником 20, а верхним телескопически связан с распределителем 3 и образует с ним и дополнительным ударником 20 камеру обратного хода.

Хвостовик 22 размещен в кольцевых

уплотнениях 23, которыми оснащена нако-г задается исходя из прочности предлавальня 24 с осевым отверстием. Наковаль-гаемого гидровибратора, ловильного иння 24 соединяет верхнюю 1 и нижнюю 25струмента и параметрами грузоподъемного

части полого корпуса, в нижней части поло-оборудования, применяемого при выполго корпуса 25 закреплена крыщка 26. Ос- 40нении работ по ликвидации прихвата объекновной ударник выполнен с цилиндрическойта. Ударник, опускаясь под действием собполостью 27, в которой установлена крышкаственного веса, опирается на торец нако28. В полости 27 с возможностью осе-вальни и занимает исходное положение,

вого перемещения размещен бурт 29 нако-Цилиндр 7 занимает нижнее положение

вальни-переходника 30, имеющей ограничи-и управляющим буртиком 41 удерживает

тель 31 (соединение может быть выполнено клапан 9 в открытом положении. Его втулс помощью шпонки 32, скользящей в пазу 33ка опускается, а вслед за ним под дейсти т. п.). Наковальня-переходник 30 осна-вием пружины 13 закрывается верхний

щена ниппелем 34 с замковой резьбой,клапан 8, его втулка 37 контактирует по

а верхний переходник 2 муфтой 35 с резьбой,плоскости 39 с втулкой 38. Камера йбратнеобходимыми для соединения с грузоподъем-ного хода через сливной канал 5, перехоным оборудованием и ловильным инстру- ° дящий в кольцевую проточку 40, связанментом или непосредственно с объектомную с дренажным отверстием 6, соеди- воздействия (под объектом воздействия понимается шпунт, свая, прихваченный участок колонны труб и т. п.). В нижней части 25 полого корпуса выполнены дренажные gg отверстия 36. Полые втулки 37 и 38 верхнего 8 и нижнего 9 клапанов контактируют по плоскости 39. Сливной канал 5 соединяется с дренажным отверстием 6 ченяется с областью пониженного давления (например, с затрубным пространством).

При подаче насосом энергоносителя (в качестве энергоносителя могут быть использованы вода, буровой раствор и т.п.) в полость 43 и через нагнетательный канал 42 в полость 44 цилиндр 7 и ударную с дренажным отверстием 6, соеди-

няется с областью пониженного давления (например, с затрубным пространством).

При подаче насосом энергоносителя (в качестве энергоносителя могут быть использованы вода, буровой раствор и т.п.) в полость 43 и через нагнетательный канал 42 в полость 44 цилиндр 7 и ударник (части 20 и 21) под действием усилия:

(1)

давления (с затрубным пространством, перекрытых выпускным клапаном 9.

Цилиндр 7, перемещаясь вниз, в конце хода управляющим буртиком 41 захватывает нижний клапан 9 и перемещает его вниз, осуществляя перестановку клапанов 8 и 9 Б исходное положение, и, продолжая по инерции двигаться вниз вместе с ударником, нижней полостью ударн ика 21 наносит удар по наковальне-переходнику 30,

5 - (S/7 - S ) РЛ , где Sf, - эффективная рабочая площадь

поршня;

Sj( - рабочая площадь поперечного сечения хвостовика;

РЙ - давление в напорной полости при ходе ударника, направленном

вверх, перемещаются вверх.., .. ,

По мере подъема цилиндра 7, ударника 10 импульсивно воздействуя вниз как на объект, и закрепленной в нем пяты 18 пружина 14 так и на свободный участок колонны труб, сжимается, так как клапанная группакоторая подобно пружине растянется, запа(клапаны 8 и 9) удерживается в исход- сая энергию, запасенная энергия будет ном положении до тех пор, пока усилие передана объекту (уже будучи направленной пружины 14 не превысит усилие, с которым вверх) при последующем ходе ударника энергоноситель воздействует на впускной кла- вверх (т. е. при повторении цикла), пан 8,

Рд S|I,(2)Регулируя степень предварительной нагде S - эффективная площадь поперечно- тяжки инструмента, можно изменять соотго сечения впускного клапана 8, нощение между величинами гидродинамина которую воздействует энерго- 20 ческого ударного и силового воздействия

носитель со стороны напорной по- на объект, что позволяет повысить эффеклости 43.тивность предлагаемого гидровибратора.

Конструктивно задано, что

м. Fen,(3)

где Рц.пй - усилие, развиваемое пружиной

При разрушении связи гидровибратора с

yun..ne, paoDnodcmuc ир лчимииОбъеКТОМ (наПрИМбр, ОТрЫВ ЛОВИЛЬНОГО ИН 14 при сжатии, когда ударник 25 струмента от объекта, разрушение резьбо- с цилиндром 7 находится в верх- сое динений и т. п.) перемещение ударника и взаимодействующих с ним элементов ограничивается его торцовыми плоскостями, контактирующими с наковальней 24, т. е. происхо- приводя к разрушению или сбою в рабо- ,.., 30 те устройства.

нем положении.

Если соблюдается условие (3), нижний клапан 9 закрывается и втулкой 38 открывает верхний клапан дит перестановка клапанов, а ударник, перемещаясь по инерции вверх, крышкой 28 наносит удар по бурту 29 снизу, т. е. направленный вверх импульс энергии передается прихваченно.му участку (объекту). Вследствие перестановки клапанов 8 и 9

Формула изобретения

высокого давления верхней части корпуса 1 воздействуя на ударник с усилием

M(S3,-SjP«-fG,

(4)

Гидровибратор, включающий полый кор..,....,.„. ...p...c..,.o,„ ,..,o„an.D и „ с7 пус С размещенной в нем наковальней, энергоноситель поступает и в полость под- - осевым отверстием и расположенным над вижного цилиндра 7, и в полость 44 цилиндром, установленный в полом

корпусе с возможностью осевого перемещения ударник с хвостовиком, размещенным в осевом отверстии наковальни, ус- Q тановленный в верхней части корпуса распределитель с осевым каналом, нагнетательным - для связи полостей корпуса над и под распределителем и сливным - для связи полости цилиндра со скважинной полостью, установленные в осевом кана- 45 ле распределителя верхний и нижний подпружиненный в осевом направления отно- ситепьно ударника клапаны с хвостовиком и расположенная в нижней части корпуса наковальня-переходник, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективносгде Pf, - давление в напорной полости при

ходе ударника вниз;

S; - эффективная площадь поперечного сечения цилиндра на участке сопряжения с порщнем; GU, - вес ударника и всех соединенных

° с ним подвижных элементов. Конструктивно задано, что Sp S , вследствие чего общре усилие, воздействующее на цилиндр и соединенный с ним ударник

направлено вниз. Под действием усилия 50 ти работы гидровибратора за счет уволиче- Р„ цилиндр и соединенный с ним ударник перемещаются вниз, клапанная группа надежно удерживается в верхнем положении за счет усилия, действующего на ни.жний клапан 9

Рвь«.,(5)

где Sa - эффективная суммарная площадь поперечного сечения всех выпускных каналов 5, соединенных с областью низкого

55

ния энергии удара при одновременном повышении надежности его работы за счет обеспечения работы клапанной группы в статических условиях, устройство снабжено расположенным над наковальней дополнительным ударником, жестко связанным с хвостовиком основного, цилиндр жестко связан нижним концом с дополнительным ударником, а верхним - телескопически свядавления (с затрубным пространством, перекрытых выпускным клапаном 9.

Цилиндр 7, перемещаясь вниз, в конце хода управляющим буртиком 41 захватывает нижний клапан 9 и перемещает его вниз, осуществляя перестановку клапанов 8 и 9 Б исходное положение, и, продолжая по инерции двигаться вниз вместе с ударником, нижней полостью ударн ика 21 наносит удар по наковальне-переходнику 30,

., .. ,

импульсивно воздействуя вниз как на объект, так и на свободный участок колонны труб, которая подобно пружине растянется, запаФормула изобретения

50 ти работы гидровибратора за счет уволиче-

55

ния энергии удара при одновременном повышении надежности его работы за счет обеспечения работы клапанной группы в статических условиях, устройство снабжено расположенным над наковальней дополнительным ударником, жестко связанным с хвостовиком основного, цилиндр жестко связан нижним концом с дополнительным ударником, а верхним - телескопически связан с распределителем и образует с ним и ударником камеру обратного хода, хвостовик к;1апанов выполнен в виде втулок, установленных в исходном положении с возможностью торцевого контакта между собой и взаимодействия со стенками распределителя, причем верхний клапан подпружинен в осевом Направлении относительно корпуса и имеет радиальные отверстия в его втулке для связи полости корпуса с камерой обратного хода в крайнем верх0

нем положении ударников, при этом основной ударник выполнен с цилиндрической полостью, а наковальня-переходник установлена в корпусе с возможностью осевого перемещения, выполнена с буртом в верхней части, расположенным с возможностью осевого перемещения в цилиндрической полости основного ударника, и ограничителем, размещенным под основным ударником в полости корпуса с возможностью взаимодействия с последним.

Изобретение относится к ликвидации прихватов НКТ или инструмента в нефтегазодобывающей промышленности. Цель - повышение эффективности работы гидровибратора за счет увеличения энергии удара при одновременном повышении надежности его работы за счет обеспечения работы клапанной группы в статических условиях. Гидровибратор состоит из полого корпуса (ПК) с распределителем (Р) в верхней части. В средней части ПК установлена наковальня (Н) и ударник с цилиндром. В нижней части ПК расположена Н-переходник. При этом Р выполнен с осевым каналом и боковыми каналами : нагнетательным, для связи полостей ПК над и под Р и сливным для связи полости цилиндра со скважинной полостью. В осевом канале Р в статических условиях размещены верхний и нижний клапаны, подпружиненные в осевом направлении соответственно относительно ПК и ударника. Обращенные одна к другой части клапанов выполнены в виде втулок и установлены в исходном положении с возможностью торцового контакта между собой и взаимодействия со стенками Р. Над Н установлен дополнительный ударник, жестко соединенный с хвостовиком основного ударника, размещенным в осевом отверстии Н. Верхняя часть дополнительного ударника жестко связана с нижней частью цилиндра, а верхняя его часть телескопически связана с Р, образуя с ним и ударником камеру обратного хода. Нижняя часть основного ударника выполнена с цилиндрической полостью. Для связи камеры обратного хода с полостью ПК при нахождении ударников в крайнем верхнем положении во втулке верхнего клапана выполнены радиальные отверстия. В верхней части Н-переходник имеет бурт, размещенный в цилиндрической полости основного ударника с возможностью осевого перемещения, и ограничитель, размещенный под основным ударником в полости ПК, с возможностью взаимодействия с последним. 2 ил.

Фиг. 1

2

20

28

Фиг. г