Копирно-направляющее устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

296908

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 21.V.1962 (№ 779469/25-8) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 02.111.1971. Бюллетень ¹ 9

Дата опубликования описания 6Л .1971

МПК F 04b 47/00

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК, 621.651(088.8) Авторы изобретения

С. И. Шапиро и В. A. Миловскнй

Заявитель

КОПИPНО-НАПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Известны копирно-направляющие устройства для управления беструбной глубиннонасосной эксплуатацией скважин, в которых подвеска разводящего конуса выполнена в виде вращающейся на штоке головки и корпуса, снабженного двумя рядами спаренных, разделенных канавками копирно-направляющих скосов.

Предложенное копирно-направляющее устройство отличается тем, что в нем два ряда противоположно направленных скосов разделены разновысокими вертикальными противостоящими скосам канавками, ширина которых меньше ширины соответствующих скосов, а ось не выходит за га "àðèòû скосов по ширине.

Такое выполнение устройства упрощает обслуживание путем обеспечения замкнутого цикла действия устройства.

На фиг. 1 изображено копирно-направляющее устройство для управления подземными нефтепромысловыми механизмами, например якорем для беструбной глубиннонасосной эксплуатации скважин, продольный разрез; на фиг. 2 — схема развертки по наружной поверхности копиров.

Устройство содержит кожух 1, к которому приварены копиры 2 и 3, крышку 4, ниппель 5, кольцо 6 с двумя запрессованными шпонками

7, полые штоки 8 и 9, переводник 10, гайку 11, пружину 12. Верхний шток 8 непосредственно свинчен с ниппелем 5, нижний шток 9 присоединен к ниппелю переводником 10, Кольцо 6 свободно вращается на шейке ниппеля 5 между его бур5 тиком и верхнем торцом гайки 11, навинченной на ниппель, Верхний копир 2 имеет направляющие скосы 5т — $4, нижний копир 8— ,скосы Ss — Ss. Скосы разделены вертикальными канавками Кт — К4 на верхнем копире и

10 Кз — Кз на нижнем.

Ширина вертикальных канавок соответствует ширине шпонок 7. Длина каждой пары противолежащих канавок одного копира (K> — Кз, K2 — К4, Кз — Кт, Кб — Кз) различна. Она опре15 деляется с учетом конкретной программы работы механизма, для управления которым предназначается устройство. Канавки К.— К копира 2 сделаны сквозными, т. е. они выходят в расточку а в верхней части детали. Благода20 ря этому при сборке устройства шпонки 7 кольца б можно завести из расточки а по канавкам Кi — Кз в полость б кожуха.

Скосы верхнего и нижнего копиров имеют противоположное направление, а средние точ25 ки скосов одного копира расположены по осям канавок другого. Такую зафиксированную взаимную ориентацию коппрам придают при сборке, для чего после ввинчивания копиров в кожух их приваривают в положении, показан30 ном в развертке, 296908

Кожух и копиры могут быть выполнены также в виде одной детали (кожух-копир), изготовленной, например, методом точного литья по выполняемым моделям. Пружина 12, свободно надета .на нижний шток, расположена внутри кожуха между наружным буртиком иреводника 10 и внутренним буртиком нижнего копира.

Во внутренних кольцевых канавках крышки

4 и копира 8 установлены резиновые уплотнительные кольца 18, герметизирующие внутреннюю полость б кожуха. Эту полость через отверстие, закрытое проокой 14, заполня:от маслом .в тех случаях, когда механизм предназначается для работы в агрессивной среде.

Крышка 4 присоединена к гидроцилиндру 15.

В гидроцилиндре находится поршень 16, к которому на резьбе присоединен верхний полый шток 8.

На нижний конец копира 8 навинчен фонарь 17. В его пазах под действием конуса

18 могут раздвигаться пружинящие челюсти ,свободно установленной плашечной цанги 19, свинченной с удлинителем 20, внутренний буртик m которого упирается в наружный торец

m> хвостовика 21, присоединенного к фонарю.

Конус 18 навинчен на нижний конец полого штока 9. При сборке якоря с беструбным насосом гидроцилиндр 15 с помощью муфты 22 свинчивают с цилиндром насоса, а в конусное гнездо в поршня устанавливают клапанный узел (на чертежах не показан), телескопически подвешенный к насосу.

Работа устройства. Оборудование спускают в скважину на заданную глубину на полых (трубчатых) штангах. Во время спуска насос и свинчинный с ним якорь на специальном упоре свободно висят на полых штангах. При этом группа деталей якоря, присоединенных к поршню (детали 8, б, 7, 5, 11, 10, 9 и 18), удерживается в верхнем положении пружиной 12, которая сжата лишь на величину предварительной натяжки: шпонки 7 упираются в упорные кромки коротких вертикальных канавок

К вЂ” К4,верхнего копира 2 (см. фиг. 2, положение 1); между внутренней фаской m3 копира 8 и наружной фаской т4 конуса 18 имеется зазор Z„.

После завершения спуска оборудования в скважину на заданную глубину полые штанги заполняют жидкостью (водой). В таком положении конструкция оборудования обеспечивает проход жидкости из полых штанг через плунжер и клапанные узлы насоса в полость над поршнем якоря. Так как проходное отверстие в поршне закрыто телескопически подвешенным к насосу клапанным узлом (на чертежах не показан), установленным в конусном гнезде в, поршень под давлением жидкости перемещается виз на расстояние 1, сжимая пружину 12, а конус 18 раздвигает пружинящие челюсти плашечной цанги 19 до тех пор, пока их зубья не упрутся во внутреннюю поверхность обсадной (эксплуатационной) колонны. В результате перемещения вниз порш5

65 ня и группы жестко соединенных с ним деталей на расстояние l< зазор Z> между фаской тз копира 8 и фаской т4 конуса 18 увеличивается до Z =-Z -,-I, шпонки 7 скользят по направляющим скосам Sq — $7 нижнего копира, заставляя кольцо 6 поворачиваться, и входят в длинные вертикальные канавки К вЂ” К7 (см. фиг. 2, положение II); пружина 12 получает наибольшее сжатие.

Затем трубчатые штанги с висящим на них насосом и группой соединенных с цилиндром насоса деталей якоря (детали 22, 15, 4, 2, 1, 8, 17, 21) опускают на расстояние l=-Ъ=Я +4, т. е. до тех пор, пока фаска m> копира 8 не упирается в фаску т4 конуса 18. В результате этого перемещения цилиндр насоса получает опору в конус, который, в свою очередь, упирается в сцепленную с обсадной колоной плашечную цангу 19; направляющие скоса

S4 — Sq верхнего копира скользят по шпопкам

7, заставляя кольцо б поворачиваться до тех пор, пока шпонки 7 не войдут в длинные вертикальные канавки К вЂ” Кз (см, фиг, 2, положение III); пружина 12 разжимается.

Так как перемещение цилиндра насоса и соединенных с ним деталей якоря на расстояние 4 происходит относительно неподвижных деталей 16, 8, б, 7, 5, 11, 10, 9, 18, 19 и 20, между торцом m> плашечной цанги 19 и торцом т. хвостовика 21 образуется зазор равный 4. На этом заканчивается закрепление в обсадных трубах якоря и свинченного с ним цилиндра насоса, Для перезакрепления оборудования в обсадной колонне на другой глубине или же для извлечения оборудования из скважины полые штанги поднимают на расстояние, превышающее рабочий ход плунжера насоса.

Цилиндр насоса (под действием упомянутого упора, присоединенного к полым штангам) вместе с группой жестко соединенных с ним деталей якоря (детали 22, 15, 4, 2, 1, 8, 17 и

2I) начинает перемещаться вверх относительно неподвижного поршня 16 и деталей 8, 6, 7, 5, 11, 10, 9, 18, 19 и 20; направляющие скосы

S< — S нижнего копира 8 скользят по шпонкам 7, заставляя кольцо б поворачиваться.

Когда перемещение вверх достигает величины lз, нижние кромки коротких вертикальных канавок К вЂ” f4 копира 8 упираются в шпонки 7 (см. фиг. 2, положение IV), чем и достигается сцепление движущейся вверх группы деталей, соединенных с гидроцилиндром 15, с оставшейся до этого момента неподвижной группой деталей, соединенных с поршнем 16; пружина 12 сжимается на величину 13.

В результате дальнейшего совместного движения вверх указанных групп деталей конус

18 выходит из контакта с внутренними конусными поверхностями челюстей плашечной цанги 19, которая остается неподвижной благодаря тому, что в этот момент между торцом т удлинителя 20 и упорным торцом m> хвостовика 21 остается зазор равный 1 — 1э (на фиг. 2 видно, что 4)1). Освободившись от

296908 расклинивающего действия конуса 18, пружинящие челюсти плашечной цанги 19 сжимаются и выходят из сцепления с обсадной колонной; при дальнейшем движении полых штанг вверх, когда торец m> хвостовика 21 упирается в торец m> удлинителя 20, последний вместе с плашечной цангой 19 имеет возможность свободно двигаться вместе с остальными деталями якоря; пружина 12 разжимается на величину 4 и возвращает поршень 1б и соединенные с ним детали 8, б, 7, 5, 11, 10, 9 и 18 в их исходное положение (см. фиг. 2, положение V), при котором шпонки 7 упираются в верхние кромки коротких вертикальных канавок К вЂ” К4 верхнего копира.

В рассмотренном примере запрограммированное задание состояло в том, чтобы при выполнении операции освобождения якоря от сцепления с обсадной колонной перемещение вверх конуса 18 происходило с опережением относительно начала движения вверх плашечной цанги 19, так как только при этом условии достигается безотказное освобождение якоря. Управление относительным перемещением конуса и плашечной цанги по заданному циклу достигается благодаря соответствующим образом выбранной длине вертикальны < канавок, расположенных между направляющими скосами копиров 2 и 3.

Предмет изобретения

Копирно-направляющее устройство для управления подземными нефтепромысловыми ме1О ханизмами, например якорем для беструбной глубиннонасосной эксплуатации скважин, включающее кожух-копир с профилпрованными направляющими, выполненными в виде двух рядов обращенных один к другому скоl5 сов противоположного направления, и взаимодействующее с ним свободно вращающееся подпружиненное кольцо с двумя выступами, отличаюцееся тем, что, с целью упрощения обслуживания путем обеспечения замкнутого

20 цикла действия устройства, в нем два ряда противоположно направленных скосов разделены разновысокими вертикальными противостоящими скосам канавками, ширина которых меньше ширины соответствующих скосов, а

25 ось не выходит за габариты скосов по ширине.

29690с1

Составитель Н. Слатин

Редактор Н. П, Белявская Техред 3. Н, Тараненко Корректор О. М. Ковалева

Заказ 1230/11 Изд. № 482 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, %-35, Раушская наб., д. 4)5

Типография, пр. Сапунова, 2