глубинное устройство для вертикальных перемещений гидроперфоратора

Формула изобретения

Глубинное устройство для вертикальных перемещений гидроперфоратора, содержащее цилиндрический корпус и установленный соосно с ним с возможностью перемещения относительно корпуса и жестко связанный в нижней части с гидроперфоратором полый шток, образующий с корпусом кольцевую камеру, в герметичной части которой, заполненной вязкой жидкостью, расположен поршень, жестко связанный со штоком и имеющий капиллярный канал и обратный клапан, отличающееся тем, что в кольцевой камере, под гидравлической частью с вязкой жидкостью и поршнем, расположена опора, жестко связанная со штоком с возможностью перемещения относительно корпуса и поджатая снизу относительно корпуса пружиной, при этом в нижней герметичной части кольцевой камеры расположена подвижная относительно штока и корпуса крышка, опирающаяся в крайнем нижнем положении на корпус, а капиллярный канал выполнен из материала, не смачиваемого вязкой жидкостью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к оборудованию для вскрытия продуктивных пластов, и может найти применение в горнодобывающей промышленности.

Известно, что для уменьшения облитерации рабочих каналов применяются материалы, не смачиваемые рабочей жидкостью (см. Башта Т. М. Расчеты и конструкции самолетных гидравлических устройств.- М.: Оборонгиз, 1961, с. 63).

Известно наиболее близкое по технической сущности к заявляемому устройству "Глубинное устройство для вертикальных перемещенй перфоратора" (авт. св. 737619, МКИ E 21 В 43/114, публикация 1980 г., которое, как и предложенное, применяют по одному и тому же назначению) - прототип.

Указанное устройство содержит цилиндрический корпус и установленный соосно с ним, с возможностью перемещения относительно корпуса и жестко связанный в нижней части с гидроперфоратором, дифференциальный полый шток, образующий с корпусом кольцевую камеру, в герметичной части которой, заполненной вязкой жидкостью, расположен поршень, жестко связанный со штоком и имеющий капиллярный канал и обратный клапан. В этом устройстве возврат штока с перфоратором из нижнего положения в верхнее осуществляется усилием давления гидростатического столба рабочей жидкости на нижний шток, имеющий большее поперечное сечение по сравнению с сечением верхнего штока, т.е. за счет направленного вверх усилия, возникающего в подвижной гидравлически неуравновешенной системе. Таким образом низкая скорость возврата гидроперфоратора является причиной невысокой эффективности работы данного устройства.

Недостатком вышеуказанного устройства является облитерация капиллярного канала, а также необходимость усиления уплотнительных устройств для исключения попадания рабочей жидкости в герметичную часть кольцевой камеры, что снижает надежность работы устройства и усложняет конструкцию.

Задачей заявляемого изобретения является повышение надежности работы глубинного устройства для вертикальных перемещений гидроперфоратора.

Поставленная задача решается за счет того, что глубинное устройство для вертикальных перемещении гидроперфоратора,содержащее цилиндрический корпус и установленный соосно с ним с возможностью перемещения относительно корпуса и жестко связанный в нижней части с гидроперфоратором, полый шток образующий с корпусом кольцевую камеру, в герметичной части которой, заполненной вязкой жидкостью, расположен поршень, жестко связанный со штоком и имеющий капиллярный канал и обратный клапан, отличающееся тем, что в кольцевой камере, под гидравлической частью с вязкой жидкостью и поршнем, расположена опора, жестко связанная со штоком с возможностью перемещения относительно корпуса и поджатая снизу относительно корпуса пружиной, при этом в нижней герметичной части кольцевой камеры расположена подвижная относительно штока и корпуса крышка, опирающаяся в крайнем нижнем положении на корпус, а капиллярный канал выполнен из материала, не смачиваемого вязкой жидкостью.

При этом опора, жестко связанная со штоком, при его движении вниз сжимает пружину, а после достижения крайнего нижнего положения и сбросе давления рабочей жидкости разжимающаяся пружина посредством опоры поднимает шток вверх, обеспечивая быстрый возврат перфоратора в исходное положение. Подвижная крышка выравнивает давление внутри герметичной части камеры с гидростатическим давлением рабочей жидкости, и уплотнения работают только на избыточное рабочее давление. Не смачиваемый вязкой жидкостью материал уменьшает облитерацию капиллярного канала. Это обеспечивает более надежную работу устройства.

На чертеже схематично представлено заявляемое глубинное устройство для вертикальных перемещении гидроперфоратора: а) в крайнем верхнем положении штока, б) в крайнем нижнем положении штока.

Заявляемое глубинное устройство для вертикальных перемещений гидроперфоратора (чертеж) содержит цилиндрический корпус 1, внутри которого установлен соосно с ним и с возможностью перемещения относительно корпуса полый шток 2, образующий с корпусом 1 кольцевую камеру. Шток 2 жестко связан в нижней части с гидроперфоратором 3. В верхней герметичной части кольцевой камеры, заполненной вязкой жидкостью 4, расположен поршень 5, жестко связанный со штоком 2 и имеющий капиллярный канал 6 (выполненный из материала, не смачиваемого вязкой жидкостью 4), обратный клапан 7 и уплотнение 8 по корпусу 1. В нижней части кольцевой камеры, под гидравлической частью с поршнем, расположена пружина 9, нижним концом упирающаяся на дно корпуса 1, а верхним - в опору 10, жестко связанную со штоком 2. В нижней герметичной части кольцевой камеры находится (подвижная относительно корпуса 1 и штока 2) крышка 11, которая в крайнем нижнем положении опирается на корпус 1.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

При опускании устройства в скважину на необходимую глубину крышка 11 под действием гидростатического давления жидкости, находящейся в скважине, перемещается вверх, выравнивая при этом давление вязкой жидкости 4 с гидростатическим в скважине, и разгружает верхние и нижние уплотнения герметичной части кольцевой камеры от гидростатического давления. Нагнетаемая в колонну насосно-компрессорных труб абразивная жидкость через полый шток 2 поступает в перфоратор 3 и выходит через отверстия его насадок. За счет принудительного давления абразивной жидкости создается усилие, направленное вниз. Под действием этого усилия вязкая жидкость 4 из подпоршневой полости поршня 5 по капиллярному каналу 6 перетекает в надпоршневую полость, в результате чего происходит медленное опускание подвижной системы, состоящей из штока 2, перфоратора 3, поршня 5 и опоры 10. При этом обратный клапан 7 поршня 5 закрыт. При своем движении опора 10 сжимает расположенную под ней пружину 9. При прекращении нагнетания абразивной жидкости сжатая пружина 9 разжимается и с помощью опоры 10 возвращает перфоратор в исходное положение. При этом вязкая жидкость 4 через открывшийся клапан 7 перетекает под поршень 5.

Несмачиваемый вязкой жидкостью материал капиллярного канала 6 уменьшает облитерацию. Таким образом крышка 11 уменьшает нагрузку на уплотнения устройства, не смачиваемый вязкой жидкостью материал капиллярного канала 6 уменьшает облитерацию, что обеспечивает надежность работы устройства.

Заявляемое глубинное устройство для вертикальных перемещении гидроперфоратора может быть изготовлено из обычных для данного типа устройств материалов на стандартном оборудовании с применением инструмента, используемого для изготовления узлов и деталей нефтегазового оборудования.

Так, например, для изготовления корпуса устройства и полого штока могут быть использованы металлические трубы в соответствии с Государственным стандартом СССР "Трубы металлические и соединительные части к ним". - М.: Изд. Стандартов, 1978, с. 148-178.

При этом для гидравлической части корпуса устройства может быть выбрана, например, труба бурильная марки"К", усл. диам. 89 мм, с толщиной стенки 11 мм (Труба К-89х11, ГОСТ 631-75).

Для части корпуса устройства с пружиной: труба В-89х7, ГОСТ 631-75.

Для полого штока: труба К-42-40Х, ГОСТ-8467-57.

В качестве вязкой жидкости: индустриальное масло "И-20А" ГОСТ 20799-75.

Несмачиваемый материал: фторопласт-4С ГОСТ 10007-80.

Все остальные детали устройства могут быть изготовлены, например, из стали 45Х ГОСТ 8479-70 "Марочник сталей и сплавов".- М.: Машиностроение, 1989, с. 146-147.

Пружина может иметь следующие характеристики:

материал-сталь 60С2, ГОСТ 2052-53;

диаметр прутка-10 мм;

ср. диаметр пружины-60 мм;

расстояние между витками (шаг)-28 мм.

Все уплотнения устройства могут быть выбраны по ГОСТ6969-54 "Манжеты (воротники) резиновые уплотнительные для гидравлических устройств".

В конкретном случае устройство имеет следующие характеристики:

ход перфоратора - 500 мм

скорость хода - 5 мм/мин

рабочее давление - 250 кг/кв.см

габаритные размеры - 4 мдиам. 89 мм

межремонтный период - 16 час.

Таким образом, по сравнению с известными устройствами, в которых капиллярный канал выполнен из обычных материалов, а манжеты работают с повышенной нагрузкой, заявляемое устройство работает более надежно, увеличивая срок работы в 1,5 раза.