Устройство для предотвращения выброса скважинных приборов Советский патент 1982 года по МПК E21B47/00 E21B47/01 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для опускания различия приборов в работающую скважину.

Известно съемное стопорное устройство, включающее два стопорных механизма, уплотнительные кольца, подпружиненный сердечник с телескопическим патрубком 11.

Недостатками его являются необходимость манипуляции тягой для освобождения из зацепления (перемещения вниз и затем движения в верхнем направлении) , а также сложность замкового механизма.

Известно устройство для предотвращения выброса скважинных приборов, содержащее корпус с наконечником и хвостовикс 1, подпружиненный ползун связанный тягой с тормозным элементом 2 .

В этом устройстве .для обеспечения надежного торможения собачка ТОЕМОЗного элемента вблизи поверхности на угол, обеспечивающий самоторможение противовыбрасывателя, своими зубьями упрется во внутренн юю стенку трубы.

Для устранения заклинивания противовыбрасывателя предусмотрено дублирующее страховочное устройство.

убирающее собачку в корпус при боль- шом натяжении проволоки (30 кг), на котором подвещен противовыбрасыватель,

Недостатком известного устройства является то, что форма собачки при повороте ее вокруг своей-оси не обеспечивает постоянного угла самоторможения и, следовательно, надежной работы противовыбрасывателей при значи10тельных отклонениях внутреннего дозиметра трубы от номинального размера, которые допускаются государственным стандартом на насосно-компрессорные трубы (4 мм).

15

Кинематика шарнирного механизма не обеспечивает свободный вывод собачки из положения заклинивания без использования страховочного устройства.

20

Каждое срабатывание стр аховочного устройства требует его предварительной зарядки, которую возможно производить лишь при нахождении противовыбрасывателя вне скважины, т.е. толь ко после подъемов его вверх. Однако

25 под действием выталкивающей силы нефтяного потока, действуЕощей отдельными импульсами, возможно многократное за клинивание противовыбрасывателя, пока он находится в скважине, что неизбеж30

но ведет к обрыву проволоки, на которой подвешен противовыбрасыватель.

Цель изобретения - обеспечение надежного торможения на всем диапазоне и изменения внутреннего Диаметра трубы.

Поставленная цель достигается тем , что тормозной элемент выполнен в виде шарнирно соединенного с тягой клина с постоянным углом наклона его рабочейповерхности и ролика, установленного на корпусе с возможностью взаимодействия с рабочей поверхностью клина.

Клин установлен с возможностью перемещения его в радиальном и продольном направлениях, .при этом его рабочая наклонная поверхность опирается на ролик.

На фиг.1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Устройство для предотвращения выброса состоит из корпуса 1, впродольный паз которого поставлен клин 2 с противопоставленной стороны установлен ролик -3, из оси 4. На левую часть корпуса насажен центратор 5 с двумя приваренными к нему перьями б, роль третьего пера выполняет клин.

Центратор закреплен с. помощью наконечника 7, который служит также для присоединения к противовыбрасывателю прибора, опускающегося в скважину. С правой стороны на корпус навинчена направляющая 8с установленным в нее ползуном 9. Ползун и клин соединены между собой с помощью тя.ги 10 и пальцев 11. С правой стороны в направляющую ввинчен хвостовик 12, служащий вторым центратором. Проволока, на которой подвешен противовыбрасыватель, прикреплена к нему с помощью пучка из нескольких витков помещаемого в ползуне под пробкой 13 Между пробкой и хвостовиком установлена пружина 14. Для ограничения выхода клина из паза корпуса в клин запрессован штифт 15.

Противовыбрасыватель работает следующим образом.

Если выталкивающая сила нефтяного потока отсутствует (или она не превышает веса противовыбрасывателя вместе с прибором за вычетом усилия пружины 14 в сжатом положении), то натяжение проволоки, на которой подвешен противовыбрасыватель, сжимает пружину 14, ползун 9 и клин 2 устанавливаются в крайнем .правом положении, пр этом клин 2 имеет возможность войти в корпус 1 в радиальном направлении на максимальную величину и не мешает противовыбрасывателю свободно перемещаться вдоль трубы в обоих направ.лениях. Как только выталкивающая сила превысит вес противовыбрасывателя и прибора, натяжение проволоки прекращается, пружина 14, развиваясь, толкает ползу н 9 и клин 2 влево, при этом клин, опираясь на ролик 3, выдвигается из корпуса 1 в радиальном направлении до тех пор, пока не упрется в стенку трубы. Возникают нормальные реакции между стенкой трубы, клином и роликом, вместе с ними и силы трения. Однако сила трения между клином и стенкой трубы заведомо больше силы -трения между клином и роликом, а так как трубка неподвижна, то и клин тоже останавливается. Противовыбрасыв§тель продолжает двигаться под действием выталкивающей силы вправо,ролик «набегает на клин до тех пор, пока суммарная сила трения между неподвижными перьями центратора и стенкой трубы, а также между клином и роликом не превысит выталкивающую силу нефтяного потока. Происходит самоторможение путем заклинивания - противовыбрасыватель останавливается.

Расклинивание устройства может происходить двояко. Если выталкивающая сила потока незначительно превышает вес противовыбрасывателя и прибора, а затем прекращает свое действие или. уменьшает его до величины, меньшей веса противовыбрасывателя и прибора, то противовыбрасыватель, двигаясь под действием своего веса в обратную сторону (ролик сбегает с клина), сам расклинивается.

Если выталкивающая сила потока значительно превышает .вес противовыбрасывателя и прибора, то происходит мертвое заклинивание, при котором противовыбрасыватель сам не расклинится даже при полном прекращении действия на него потока. В этом случае расклинивание производится при помощи затяженияпроволоки. Сила натяжения, действуя на клин через ползун 9 и тягу 10, преодолевает суммарную силу трения между клином и стенкой трубы и между,клином и роликом, а также сжатие пружины 14 и выводит клин из положения заклинивания. При этом противовыбрасыватель остается на месте относительно стенки трубы пока не произойдет полное расклинивание, так как действующая на него сила трения между роликом и клином и сжатие пружины всегда меньше суммарной силы трения между неподвижными перьями 6 центратора и стенкой трубы.

При подъеме устройства наверх / (проволока равномерно наматывается на барабан лебедки), клин скользит по стенке трубы.- На противовыбрасыватель действует сила потока, превыщающая его вес с прибором. В этом случае.противовыбрасыватель, догоняя клин, заставляет ролик набегать на него до тех пор, пока суммарная сила трения между неподвижными

перьями б центратора и стенкой трубы не уравновесит выталкивающую силу потока, и противовыбрасыватель приобретает скорость, равную скорост клина. При этом натяжение проволоки равно лишь силе трения между клином и стенкой трубы, работу по преодолению всех остальных сил трения выполняет выталкивающая сила потока.

Достоинством устройства является простота конструкции (отсутствие

дублирующего страховочного устройств надежность работы противовыбрасывателя на всем диапазоне изменения внутреннего диаметра трубы, на всех режимах работы: спуск, остановка, подъем, при любой величине выталкивающей силы потока.

Формула изобретения

Устройство для предотвращения выброса скважинных приборов, содержащее корпус с наконечником и хвостовиком, подпружиненный ползун, связанный тягой с тормозным элементом, о т личающееся тем, что, с целью обеспечения надежного торможения на всем диапазоне изменения внутреннего диаме.тра трубы, тормозной элемент выполнен в виде шарнирно соединенного с тягой клина с постоянным углом наклона его рабочей (Поверхности и ролика, установленного на корпусе с возможностью взаимодействия с рабочей поверхностью клина.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 416984, кл. 166-315, опублик. 1978.

2.Репин Н.Н., Девликамов В.В. и др.- Технология механизированной добычи нефти. М., Недра, 1976, с. 27-29.