Регулятор скорости спуска колонны скважинных труб для гидрофицированной буровой установки Советский патент 1981 года по МПК E21B19/00 

(54.) РЕГУЛЯТОР СКОРОСТИ СПУСКА КОЛОННЫ

СКВА СИННЫА ТРУБ ДЛЯ ГИДРОФИЦИРОВАННОЙ Изобретение относится к бурению скважин, а именно к устройствам регу лирования скорости спуска колонны труб при проведении спуско-подъемных операций в процессе бурения нефтяных и газовых скйажин. Известно устройство для управления гидроподъемником, включающее дросселирующий клапан, два сервоцилиндра с поршнями и профильный копир 1 . К недостаткам данного устройства следует отнести недостаточную надежность из-за наличия сложного узла соединения копира со штоками дросселирующего клапана и сервоцилиндра уп равления, сложность точного изготовления копира и наладку устройства в целом, Цель изобретения - повышение надежности автоматического спуска колонны скважинных труб по заданному закону и упрощение конструкции. Поставленная цель достигается тем что в устройстве, включг11ющем гидрзв лический цилиндр, дросселирующий клапан и сервоцилиндр дроссельный клапан выполнен в виде цилиндра с о верстиями и с золотником и тем, что устройство снабжено концевым выключ БУРОВОЙ УСТАНОВКИ телем и поплавком, расположенным на наружной поверхности цилиндра, причем нижняя полость дросселирующего клапана посредством трубопровода с клапаном сообщена с полостью сервоцилиндра, а поплавок установлен с возможностью взаимодействия с концевым выключателем, который связан с клапаном трубопровода. . На фиг.1 показан регулятор, общий вид; на фиг.2 - график полного цикла изменения скорости спуска (V. ) скважинных труб (t). Регулятор скорости спуска колонны скважинных труб состоит из гидроцилиндра 1 с поршнем 2 и штоком 3, трубопровода 4, имеющего вентиль 5 и соединяющего нижнюю часть гидроцилиндра 1 с верхней частью дросселирующего клапана 6, который прикреплен внутри емкости 7 к ее верхней с отверстием 8. Дросселирующий клапан 6, имеющий внутри пустотелый золотник 9, снабжен отверстиями 10, Трубопровод. 11 с вентилем 12 и электромагнитным приводом 13 соединяет полость дросселирующего цилиндра 6 с сервоцилиндром 14, имеющем отверстие 15. Внутри емкости 7 помещен поплавок 16, который взаимодействует

концевым выключателем 17, подающим игнал на электромагнитный привод по абелю 18. Для слива рабочей жидкоси из емкости 6 предусмотрены вениль 19 и трубопровод 20.

Устройство работает следующим обазом.

В исходном .положении поршень 2 находится в верхней части гидроцилиндра. 1. Вентиль 5 закрыт. Золотняк 9 под действием жидкости из сервоцилиндра 14 (вентиль 12 открыт) находится в верхней части дросселирующего клапана б, перекрывая тем самым отверстия 10. Емкость 7 пуста и поплавок 16 находится в крайнем нижнем положении, опирающимся на бурт дросселирующего цилиндра. Концевой выключатель 17 подготовлен к работе. Вентиль 19 закрыт. Перед спуском колонны труб открывается вентиль 5. Шток 3 с поршнем 2, двигаясь вниз, вытесняет рабочую жидкость из гидродилиндра 1, по трубопроводу 4 в дросселирующий клапан б« Под действием напора поступающей рабочей жидкости в клапан б золотник 9, отжимаясь вниз, открывает постепенно отверстия различного сечения 10 в дросселирующем клапане б и тем самым перепускает рабочую жидкость в емкость 7. При этом жидкость из-под золотника 9 вытесняется по трубопроводу 11 в цилиндр 14. Через отверстие 8 в емкости 7 и к отверстию 15 в сервоцилиндре 14 выпускается воздух, вытесняемый поступающей жидкостью.

Таким образом, заданная скорость вначале спуска колонны скважинных труб (стадия разгона, см. участок I на фиг.2) обеспечивается за счет величины и расположения отверстий 10 в дросселирующем клапане б, открывае- мых золотником 9, а также от его скорости перемещения, которая регулируется в зависимости от веса колонны. труб путем открытия вентиля 12.

Установившаяся скорость спуска (V,jf , см уч. II,.фиг.2) достигается с того момента, когда золотник У до конца опускается в- дросселирующем клапане б и открывает в нем полностью все отверстия 10 для слива рабочей жидкости в емкость 7 из гидроцилиндра 1,

При дальнейшем продолжении спуска колонны труб ( в -начале торможения) уровень поступающей жидкости в емкость 7 повышаясь начнет приподнимать поплавок 16, который по мере поступлен-и:я жидкости (по мере повышения уровня) будет всплывать и постепенно перекрывать отверстия 10 в клапане 6. В момент полного перекрытия отверстий 10 вся рабочая жидкость будет вытеснена из-под поршня 2 гидроцилиндра 1 и движение поршня 2 прекратится.

Одновременно поплавок 16 произвоит включение концевого выключателя 7, который по кабелю 18 с помощью лектромагнитного привода 13 перекрыает вентиль 12 на величину, пропориональную весу наращиваемых труб. Таким образом, в процессе торможения скорость движения поршня 2 со штоком. 3f а следовательно и скорость спуска колонны труб, снижаются (до полного останова) за счет постепенного перекрытия отверстий 10 (в порядке обратном при разгоне) поднимающимся поплавом 16 (см. уч. Ill фиг.2). Кроме того, изменение скорости спуска в период торможения может быть достигну- . то регулированием скорости подъема поплавка 16 частичного слива поступающей жидкости из емкости 7 через вентиль 19 трубопровода 20.

Подготовка регулятора к новому циклу спуска происхох1ит автоматически при сливе рабочей жидкости из емкости 7. При полном открытии вентиля 19 вся рабочая жидкость сливается по трубопроводу 20 в приемную емкость, при этом поплавок 16 опускается вниз до посадки его на уступ в дроссели- . рующем клап.ане 6, а концевой выключатель 17 вновь подготавливается к работе. Одновремейно пустотелый золотник 9 под действием рабочей жидкости, перетекающей по трубопроводу 11 из сервоцилиндра 14, поднимается вверх и перекрывает отверстия 10.

Регулятор скорости спуска колонны скважинных труб для гидрофицированной буровой установки исключает механическую связь, которой свойственна сложность изготовления, монтажа и регулировки, а также низкая точность регулирования спуска з-за наличия в ней истирающихся деталей.

Применение регулятора повысит надежность проведения операции спуска колонны труб в скважину в автоматическом режиме и, кроме того,-позволит снизить стоимость эксплаутации и ремонта оборудования для проведения спуско-подъемных операций.

Формула изобретения

Регулятор скорости спуска колонны скважинных труб для гИдрофициррванной буровой установки, включающий гидравлический цилиндр, дросселирующий клапан, сервоцилиндр, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения .надежности, дроссельный кла1тан выполнен в виде цилиндра с отверстием Ис золотником и снабжен концевым выключателем и поплавком, расположенным на наружйой поверхности цилиндра, причем нижняя полость дросселирующего клапана посредством трубопровода с клапаном сообщена с полоЬтью сервоцилиндра, а поплавок установлен с возможностью взаимодействия с концевым выключателем, который связан с клапаном трубопровода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 177371, кл. Е 21 В 19/00, 1964.

/

А

Сг

сп.

Vycm.

Ж