Гидравлический ударник

 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к ударным механизмам для ликвидации прихвата колонны труб. Целью изобретения является увеличение энергии наносимых ударов за счет увеличения длины рабочего хода бойка. Для этого гидравлический ударник, включающий корпус с камерами большего и меньшего диаметров и установленный в корпусе телескопически шток с поршнем и бойком, снабжен дополнительным кольцевым поршнем , телескопически связанным с поршнем штока, подпружиненным относительно корпуса и установленным в последнем с возможностью ограниченного осевого перемещения. Камера меньшего диаметра образована стенками штока и дополнительного кольцевого поршня, что позволяет автоматически регулировать длину рабочего хода бойка в зависимости от осевого усилия срабатывания, при передаче которого рассоединяются поршни. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 21 В 31/113

ГОсудАРственный кОмитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4602628/03 (22) 03.10.88 (46) 15.09.91. Бюл, М 34 (71) Ивано-Франковский институт нефти и газа (72) В,Г.Ясов, В.М.Чарковский, В.И. Векерик и Л.В.Ясова (53) 622.248.13 (088.8) (56) Патент США

hL 4550789, кл. 175-297, опублик. 1985.

Пустовойтенко И.П., Сельващук А.П.

Справочник мастера по сложным буровым работам. М.: Недра, 1983, с. 141. (54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УДАРНИК (57) Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к ударным механизмам для ликвидации прихвата

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к ударным механизмам для.ликвидации прихвата колонны труб.

Целью изобретения является увеличение энергии наносимых ударов за счет увеличения длины рабочего хода бойка.

На чертеже показана схема гидравлического ударника в исходном положении.

Ударник содержит полый корпус 1 с наковальней 2 в верхней части, телескопически установленный в корпусе ударный шток

3 с поршнем 4 и бойком 5 на наружной поверхности, верхнюю 6 и нижнюю 7 камеры разного диаметра (диаметр верхней камеры большими), герметизированные уплотнителями 8. Верхняя камера образо,, Я3„„1677253 А1 колонны труб. Целью изобретения является увеличение энергии наносимых ударов эа счет увеличения длины рабочего хода бойка.

Для этого гидравлический ударник, включающий корпус с камерами большего и меньшего диаметров и установленный в корпусе телескопически шток с поршнем и бойком, снабжен дополнительным кольцевым поршнем, телескопически связанным с поршнем штока, подпружиненным относительно корпуса и установленным в последнем с воэможностью ограниченного осевого перемещения. Камера меньшего диаметра образована стенками штока и дополнительного кольцевого поршня, что позволяет автоматически регулировать длину рабочего хода бойка в зависимости от осевого усилия срабатывания, при передаче которого рассоединяются поршни, 1 ил. вана наружной поверхностью штока и внутренней поверхностью корпуса. Нижняя камера образована наружной поверхностью штока и внутренней поверхностью дополнительного кольцевого поршня 9, телескопически установленного в корпусе на пружине

10 и телескопически связанного с поршнем штока. Поршень 4 содержит кольца 11. Поршень 9 установлен с возможностью ограниченного осевого перемещения. В своих крайних верхнем и нижнем положениях он контактирует с ограничителями 12 перемещения. Для обеспечения соединения с прихваченной частью колонны труб служат шлицы 13 штока 3, взаимодействующие с ответными шлицами 14 корпуса 1. Ударник присоединяют к бурильной колонне через резьбу в верхнем переводнике 15, а к при1677253

P Ьвт F Явт

Z Z Яп

h=ho+ hh, F Мо

F ) +Лл хваченной части через резьбу в переводнихе 16.

Гидравлический ударник для ликвидации прихвата работает следующим образом.

Ударник спускают в скважину на бурильной колонне и соединяют с прихваченной частью инструмента. Разгрузкой, колонны шток 3 перемещают вниз до захода поршня 4 в камеру 7 и далее до упора верхнего переводника 15 в торец корпуса 1. Затем натягивают колонну с выбранным усилием. Благодаря гидравлическому сопротивлению в зазорах между поршнем 4 и поршнем 9 усилие натяжения накапливается в виде энергии упругой деформации удлинения бурильной колонны. Вязкая кидкость в верхней. камере сжимается и в ей возникает давление, пропорциональ ное растягивающему усилию Образовавшийся перепад давлений действует на верхний торец подпружиненного поршня 9.

Условием для перемещения вниз поршня при этом будет неравенство где Рв — давление в верхней камере;

Рн — давление в нижней камере;

Явт — площадь верхнего торца поршня 9;

Глр — усилие со стороны пружины от первоначального ее сжатия, Поршень 4 начинает медленно двигатьСя вверх, обьем нижней камеры увеличиваЕтся и поршень 9 перемещается вниз на

Определенное расстояние Ah, сжимая при

Этом пружину 10. Одновременно жидкость начинает перетекать через малые зазоры в подпоршневую область, поршень 4 продолжает движение вверх и по истечении некоторого времени входит в расширенную верхнюю камеру 6, гидравлическое conpoièâëåíèå изчезает, шток 3 получает возможность свободно двигаться и за счет накопленной энергии деформации бурильной колонны с высокой скоростью перемещается вверх. В конце хода боек 5 наносит удар по наковальне.

Рабочий ход бойка 5 определяется расстоянием h от наковальни 2 до верхнего торца подпружиненного поршня 9 в момент рассоединения поршней. Положение поршня 9 зависит от жесткости пружины 10 и рабочего давления жидкости, действующего на площадь верхнего торца поршня 9 и пропорционального усилию срабатывания механизма, Взаимосвязь этих величин можно выразить соотношением где h,h — перемещение поршня 9 вниз;

P — рабочее давление, т,е. превышение давления жидкости в верхней камере по сравнению с нижней;

F — усилие натяжения колонны труб сверх ее собственного веса, обеспечиваю10 щее срабатывание ударника;

Sn — площадь поршня 4;

Z — жесткость пружины.

Следовательно, рабочий ход бойка h равен

15 где ho — конструктивный размер ударника.

Известно, что максимум энергии и силы

20 удара достигается при максимальной скоро. сти удара. Причем с увеличением усилия срабатывания ударника максимуму скорости удара соответствует больший ход бойка, который определяется полученной форму25 лой где h< — конструктивный размер, рассчитанный для минимального осевого усилия срабатывания 10 тс.

Зная предыдущие величины, можно определить необходимую жесткость пружины по формуле где 4 — начальная осадка пружины.

Формула изобретения

Гидравлический ударник для ликвидации прихвата колонны труб в скважине, 45 включающий полый корпус с наковальней в верхней части, телескопически установленный в полости корпуса ударный шток с поршнем-бойком на наружной поверхности, образующим со стенками корпуса две камеры — верхнюю большего диаметра и нижнюю меньшего диаметра, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения энергии наносимых ударов за счет увеличения длины рабочего хода бойка, он снабжен подпру55 жиненным в осевом направлении относительно корпуса дополнительным кольцевым поршнем, телескопически установленным в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения и

3677253 телескопически связанным с поршнем штока, при этом нижняя камера корпуса образована стенками штока дополнительного кольцевого поршня.

8

13 я

3

5

Ф

Составитель И.Вевкоева

Техред М.Моргентал Корректор М.Кучерявая

Редактор М.Бандура

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ. 3093 Тираж 344 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5