КОПИРНО-НАПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Советский патент 1971 года по МПК F04B47/00 

Известны копирно-направляющие устройства для управления беструбной глубиннона сосной эксплуатацией скважин, в которых подвеска разводящего конуса выполнена в виде вращаюп ейся на штоке головки и корпуса, снабженного двумя рядами спаренных, разделенных канавками копирно-направляющих скосов.

Предложенное копирно-направляющее устройство отличается тем, что в нем два ряда противоположно направле.нных скосов разделены разновысокими вертикальными противостоящими скосам канавками, ширина которых меньще щирины соответствующих скосов, а ось не выходит за габариты скосов по ширине.

Такое выполнение устройства упрощает обслуживание путем обеспечения замкнутого цикла действия устройства.

На фиг. 1 изображено копирно-направляющее устройство для управления подземными нефтепромысловыми механизмами, например якорем для беструбной глубиннонасосной эксплуатации скважин, продольный разрез; на фиг. 2 - схема развертки по наружной поверхности копиров.

Устройство содержит кожух J, к которому приварены копиры 2 и 3, крышку 4, ниппель 5, кольцо 6 с двумя запрессованными шпонками 7, полые штоки 5 ,и 9, переводник 10, гайку 11, пружину 12.

Верхний шток 8 непосредственно свинчен с ниппелем 5, нижний шток 9 присоединен к ниппелю переводником 10. Кольцо 6 свободно вращается «а шейке ниппеля 5 между его буртиком и верхнем торцом гайки 11, навинченной на ниппель. Верхний копир 2 имеет направляющие скосы 5i-54, нижний копир 5- скосы Ss-Ss. Скосы разделены вертикальными канавками Ki-К на верхнем копире и

на нижнем.

Ширина вертикальных канавок соответствует ширине щпонок 7. Длина пары противолежащих канавок одного копира (Aj-/Сз, /(2-(4, , KB-Ks) различна. Она определяется с учетом конкретной программы работы механизма, для управления которым предназначается устройство. Канавки Al-/Сз копира 2 сделаны сквозными, т. е. они выходят в расточку и в верхней части детали. Благодаря этому при сборке устройства шпонки 7 кольца 6 можно завести из расточки а по канавкам Ki.-/Сз в полость б кожуха.

Скосы верхнего и нижнего копиров имеют противоположное направление, а средние точки скосов одного копира расположены по осям канавок другого. Такую зафиксированную взаимную ориентацию копирам придают при сборке, для чего после ввинчивания копиров в кожух их приваривают в полол ении, показанКожух и копиры могут быть выполнены также в виде одной детали (кожух-копир), изготовленной, например, методом точного литья по выполняемым моделям. Пружина 12, спободно надета на нижний шток, расположена внутри кожуха между наружным буртиком переводника 10 и внутренним буртиком нижнего копира. Во внутренних кольцевых канавках крышки 4 и копира 3 установлены резиновые уплотнительные кольца 13, герметизирующие внутреннюю полость б кожуха. Эту полость через отверстие, закрытое пробкой 14, заполняют маслом в тех случаях, когда механизм предназаачается для работы в агрессивной среде. Крышка 4 присоединена к гидроцилиндру 15. В гидроцилиндре находится поршень 16, к которому на резьбе присоединен верхний полый шток 8. На нижний конец копира 3 навинчен фонарь 17. В его пазах под действиемконуса 18 могут раздвигаться пружиняшие челюсти .свободно установленной плашечной цанги 19, свинченной с удлинителем 20, внутренний буртик OTI которого упирается в наружный торец Ота хвостовика 21, присоединенного к фонарю. Конус 18 навинчен на нижний конец полого штока 9. При сборке якоря с беструбным насосом гидроцилиндр 15 с помощью муфты 22 свинчивают с цилиндром насоса, а в конусное гнездо 8 пор,ш«я устанавливают клапанный узел (на чертежах не показан), телескопически подвешенный к насосу. Работа устройства. Оборудование спускают в скважину на заданную глубину на полых (трубчатых) штангах. Во время спуска насос и свинчиЕный с ним якорь на специальном упоре свободно висят на полых штангах. При этом группа деталей якоря, присоединенных к поршню (детали 5 6, 7, 5, 11, 10, 9 н 18), удерживается в верхнем положении пружиной 12, которая сжата лишь на величину предварительной натяжки: шпонки 7 упираются в упор.ные кромки коротких вертикальных канавок верхнего копира 2 (см. фиг. 2, положение 1); между внутренней фаской Шз копира 3 и наружной фаской т конуса 18 имеется чазор Zi. После завершения спуска оборудования в скважину на заданную глубину полые штанги заполняют жидкостью (водой). Б таком положении конструкция оборудования обеспечивает проход ж.идкости из полых штанг через плунжер и клапанные узлы насоса в полость над поршнем якоря. Так как проходное отверстие в поршне закрыто телескопически подвешенным к насосу клапанным узлом (на чертежах не показан), установленным в конусном гнезде в, поршень под давлением жидкости перемещается виз на расстояние /i, сжимая пружину 12, а конус 18 раздвигает пружинящие челюсти плашечной цанги 19 до тех пор, пока их зубья не упрутся во внутреннюю поверхность обсадной (эксплуатационной) колон-ны. В результате перемещения вниз поршня и группы жестко соединенных с ним деталей на расстояние /i зазор Zi между фаской /Пз копира 3 и фаской т конуса 18 увеличивается до Z2 Zi + /i, шпоики 7 скользят по направляющим скосам нижнего копира, заставляя кольцо 6 поворачиваться, и входят в длинные вертикальные канавки Ks-/С (см. фиг. 2, положение П); пружина 12 получает наибольшее сжатие. Затем трубчатые штанги с висящим на них насосом и группой соединенных с цилиндром насоса деталей якоря (детали 22, 15, 4, 2, 1, 3, 17, 21) онускают на расстояние / Z2 Zi + /i, т. е. до тех пор, пока фаска т копира 3 не упирается в фаску т конуса 18. В результате этого перемещения цилиндр насоса получает опору в конус, который, в свою очередь, упирается в сцепленную с обсадной колоной плашечную цангу /5; направляющие скоса Sr-5з верхнего копира скользят по шпонкам 7, заставляя кольцо 6 поворачиваться до тех пор, пока шпонки 7 не войдут в длинные вертикальные канавки Ki-/Сз (см. фиг. 2, положение III); пружина 12 разжимается. Так как перемещение цилиндра насоса и соединенных с ним деталей якоря на расстояние /2 происходит относительно неподвижных деталей 16, 8, 6, 7, 5, 11, 10, 9, 18, 19 и 20, между торцом mj нлашечной цанги 19 и торцом т хвостовика 21 образуется зазор равный /2- На этом заканчивается закрепление в обсадных трубах якоря и свинченного с ним цилиндра насоса. Для перезакрепления оборудования в обсадной колонне на другой глубине или же для извлечения оборудования из скважины полые штанги поднимают на расстояние, превышающее рабочий ход плунжера насоса. Цилиндр насоса (под действием упомянутого упора, присоединенного к полым штангам) вместе с группой жестко соединенных с ним деталей якоря (детали 22, 15, 4, 2, 1, 3, 17 и 2,1) начинает перемещаться вверх относительно неподвижного иорщня 16 и деталей 8, 6, 7, 5, 11, 10, 9, 18, 19 и 20; направляющие скосы 5б-SB нижнего копира 3 скользят по шпонкам 7, заставляя кольцо 6 поворачиваться. Когда перемещение вверх достигает величины /3, нижние кромки коротких вертикальных канавок Кв-Ks копира 3 упираются в шпонки 7 (см. фиг. 2, положение IV), чем и достигается сцепление движущейся вверх группы деталей, соединенных с гидроцилиндром 15, с оставшейся до этого момента неподвижной группой деталей, соединенных с поршнем 16; пружина 12 сжимается на величину /зВ результате дальнейшего совместного движения вверх указанных групп деталей конус 18 выходит из контакта с внутренними конусными поверхностями челюстей плашечной цанги 19, которая остается неподвижной благодаря тому, что в этот момент между торцом mi удлинителя 20 и упорным торцом т хвостовика 21 остается зазор равный /а-/з (на

расклинивающего действия конуса 18, прул инящие челюсти плашечной цанги 19 сжимаются и выходят из сцепления с обсадной колонной; при дальнейшем движении полых штанг вверх, когда торец mz хвостовика 21 упирается в торец Ш удлинителя 20, последний вместе с плашечной цангой 19 имеет возможность свободно двигаться вместе с остальными деталями якоря; пружина 12 разжимается на величину /4 и возвращает поршень .16 и соединенные с ним детали 8, 6, 7, 5, 11, 10, 5 и /5 в их исходное положение (см. фиг. 2, положение V), при котором шпонки 7 упираются в верхние кромки коротких вертикальных канавок Ki-/(4 верхнего копира.

В рассмотренном Пр.имере запрограммированное задание состояло в том, чтобы при выполнении операции освобождения якоря от сцепления с обсадной колонной перемещение вверх конуса 18 происходило с опережением относительно начала движения вверх плашечной цанги 19, так как только при этом условии достигается безотказное освобождение якоря. Управление относительным перемещением конуса и плашечной цанги по заданному

циклу достигается благодаря соответствующим образом выбранной длине вертикальных канавок, расположенных между направляющими скосами копиров 2 и 3.

Предмет изобретения

Копирно-направляющее устройство для управления подземными нефтепромысловыми механизмами, например якорем для беструбной глубиннонасосной эксплуатации скважин, включающее кожух-копир с профилированными направляющими, выполненными в виде двух рядов обращенных один к другому скосов противоположного направления, и взаимодействующее с ним свободно вращающееся подпружиненное кольцо с двумя выступами, отличающееся тем, что, с целью упрощения обслуживания путем обеспечения замкнутого цикла действия устройства, в нем два ряда противоположно направленных скосов разделены разновгмсокими вертикальными противостоящими скосам канавками, ширина которых меньше ширины соответствующих скосов, а ось не выходит за габариты скосов по ширине.

22

19

fn

Риг.2

21