Устройство для гашения крутильных колебаний

 

Устройство предназначено для использования в области добычи жидкости спущенными на трубах в скважину электроцентробежными насосами и направлено на гашение колебаний, возникающих в этой системе. Устройство включает упругие элементы, которые выполнены в виде дугообразных реек, с размещенными концами реек в связанных стержнем втулках. Одни концы дугообразных реек защемлены во втулке-ниппеле, а другие - во втулке-ползуне с возможностью перемещения ее вдоль стержня и исключения поворота вокруг его оси. Такая конструкция уменьшает возникающие при работе двигателя и особенно при его включении и отключении знакопеременные нагрузки на соединениях узлов электроцентробежного насоса, что предотвращает его преждевременную поломку. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к добыче жидкости спущенными на трубах в скважину электроцентробежными насосами и направлено на гашение крутильных колебаний, возникающих в этой системе.

Известно устройство для откачки воды из скважины (а. с. СССР 1571301, кл. F 04 D 13/10, 1990 г. ), включающее обсадную колонну, погружной насос с трубой, расположенный на трубе распорный механизм, выполненный в виде клиньев, соприкасающихся скошенными поверхностями; между прижимным диском на трубе и верхним клином размещен уплотнительный элемент в виде пакета С-образных дисков, размещенных над клиновой опорой. Данное устройство довольно сложно в изготовлении и эксплуатации. Возможно самопроизвольное срабатывание нижнего клина и, как следствие, срабатывание уплотнительного элемента, что не позволит довести устройство до нужного места его установки.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для гашения колебаний длинномерных консолей (а. с. СССР 608026, F 04 F 15/04, 1978 г. ), включающее инерционную массу, упругие связи, один конец которых связан с инерционной массой, а другой предназначен для связи с консолью; содержит также стержень, один конец которого соединен с инерционной массой. Это устройство имеет шарнирную опору для стержня, которая закреплена на консоли, и гидравлический амортизатор. Данное техническое решение довольно сложно в изготовлении, элементы его связаны изнутри с длинномерной консолью и позволяют ограничить поперечные колебания консоли, не гася при этом вращательное движение. Для гашения вращательного движения консольного конца колонны насосно-компрессорных труб с центробежным насосом и двигателем при упрощении конструкции устройства оно включает упругие элементы, размещенные в связанных стержнем втулках, упругие элементы выполнены в виде дугообразных реек, один конец дугообразных реек защемлен во втулке-ниппеле, а другой - во втулке-ползуне с возможностью перемещения вдоль стержня и жесткого ограничения поворота втулки-ползуна вокруг оси, при этом стержень жестко закреплен во втулке-ползуне, а максимальный внешний диаметр дугообразных реек по образующей больше диаметра обсадной колонны.

Сравнение с известными устройствами дает возможность сделать вывод, что предлагаемое техническое решение отвечает требованию "новизна".

Известные устройства-центраторы обсадных труб (например, патент РФ 2014427, кл. Е 21 В 17/10, 1994, а. с. СССР 1546608, кл. Е 21 В 17/10, 1990, патент РФ 2026953, кл. Е 21 В 17/10, 1995 и др. ), имея много общего конструктивно, располагаются по всей длине колонны труб - на местах предполагаемого прилегания ее к стенке скважины и могут передвигаться и вращаться вокруг колонны. Они предназначены для центрации колонны при цементировании с целью образования в дальнейшем сплошного цементного кольца. Предлагаемое же устройство предусматривает установку его на конце колонны насосно-компрессорных труб (консольно после двигателя), предназначено для устранения крутильных колебаний электроцентробежного насоса, и отличается от традиционных центраторов тем, что конец крепления устройства к двигателю не имеет ни одной степени свободы относительно его корпуса, а втулка-ползун имеет степень свободы только в продольном направлении. Таким образом, считаем, что оно соответствует требованию "изобретательский уровень".

На чертеже представлена схема устройства для гашения крутильных колебаний, где 1 - двигатель, 2 - дугообразные рейки, 3 - стержень, 4 - втулка-ниппель, 5 - втулка-ползун, 6 - шпонка, 7 - элемент жесткой связи устройства с двигателем, 8 - наружные стаканы втулок.

Сборка устройства производится следующим образом. К втулкам 4, 5 прикладывают концы дугообразных реек 2 (несколько пар), затем на втулке с приложенными дугообразными рейками с натягом осуществляют посадку наружных стаканов 8. Во втулку-ниппель 4 резьбовым концом вворачивают стержень 3 с последующей сваркой его к втулке, а на другой конец стержня, проходящего через втулку-ползун 5, надевают шпонку 6. Ниппельным концом собранное устройство соединяют с двигателем электроцентробежного насоса и спускают в скважину. Так как максимальный наружный диаметр устройства больше внутреннего диаметра обсадной колонны на 12. . . 15 мм, то при спуске в скважину дугообразные рейки сжимаются в пределах сил упругости и с натягом продвигаются вниз по обсадной колонне. При этом втулка-ползун 5 перемещается по стержню 3 на длину, соответствующую сжатию дугообразных реек, упирающихся о стенку обсадной колонны, а расположенная во втулке-ползуне 5 шпонка 6 исключает вращательное движение ползуна вокруг оси стержня. При включении двигателя возникает реактивное движение относительно стенок обсадной колонны, которое будет "погашено" за счет трения дугообразных реек о стенку колонны, т. е. будут сняты знакопеременные нагрузки в конструкциях узлов насоса, что предотвратит возможные поломки и аварии скважинного оборудования. В случае же разрушения соединений между узлами электроцентробежного насоса, скорость падения оборвавшейся части колонны будет уменьшаться за счет сопротивления торца втулки-ползуна в столбе жидкости скважины, что приведет к заклиниванию дугообразных реек устройства в обсадной колонне скважины, и, в конечном счете, предотвратит серьезные разрушения электроцентробежного насоса.

Формула изобретения

Устройство для гашения крутильных колебаний центробежного насоса относительно стенок обсадной колонны, включающее упругие элементы и стержень, отличающееся тем, что упругие элементы выполнены в виде дугообразных реек при размещении концов реек в связанных стержнем втулках, причем одни концы дугообразных реек защеплены во втулке-ниппеле, а другие - во втулке-ползуне, установленной с возможностью перемещения вдоль стержня и исключения возможности поворота вокруг его оси, при этом стержень неподвижно закреплен во втулке-ниппеле, а максимальный внешний диаметр дугообразных реек по образующей больше внутреннего диаметра обсадной колонны.

РИСУНКИ

Рисунок 1