ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УДАРНИК

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к ударным устройствам, позволяющим ликвидировать прихват инструмента, спускаемого на канате, в процессе подъема из скважины.
Известен «Гидравлический ясс двойного действия» (патент RU №2230880, МПК Е 21 В 31/113, 31/107, опубл. Бюл. №17 от 20.06.2004 г.), включающий полый цилиндрический корпус, в средней части которого образован рабочий цилиндр, телескопически установленный в корпусе и связанный с ним шлицевым соединением шток со сквозным осевым каналом и поршнем в средней части, размещенным в рабочем цилиндре и имеющем дросселирующий канал, соединяющий между собой надпоршневую и подпоршневую полости рабочего цилиндра, заполненные гидравлической жидкостью, кольцевые разделительные поршни, подвижно установленные выше и ниже рабочего цилиндра между корпусом и штоком, и разрывное устройство, удерживающее шток от перемещения относительно корпуса, при этом рабочий цилиндр на длине хода поршня образован размещенной внутри корпуса цилиндровой гильзой, в средней части уплотненной относительно корпуса, а по обе стороны от уплотнения, образующей с корпусом кольцевые полости, посредством торцевых зазоров соответственно с надпоршневой и подпоршневой полостями рабочего цилиндра, и имеющей в стенке по разные стороны от уплотнения сквозные радиальные отверстия.
Известен также «Ясс гидромеханический» (патент RU №2145659, МПК Е 21 В 31/113, 31/107, опубл. Бюл. №5 от 20.02.2000 г.), содержащий корпус, средняя часть которого выполнена в виде цилиндра, полые штоки с уплотнениями, соединенные друг с другом поршнем, разделяющим цилиндр на надпоршневую и подпоршневую полости, нижнюю пару наковален, одна из наковален которой установлена в верхней части корпуса на внутренней его поверхности, обратный клапан и дросселирующую насадку, в верхней части цилиндра выполнена кольцевая проточка, при этом цилиндр заполнен рабочей жидкостью, причем он содержит верхнюю и нижнюю поперечные перегородки, отделяющие цилиндр от верхней и нижней частей корпуса, тягу, установленную в верхней части корпуса и жестко соединенную с полым штоком, цилиндрическую вставку, установленную в поршне с возможностью радиального ее перемещения, второй обратный клапан, верхнюю пару наковален, в нижней части цилиндра выполнена кольцевая
проточка, при этом обратные клапаны встроены в поршень, причем один из них установлен с возможностью пропуска рабочей жидкости из надпоршневой полости в подпоршневую, а второй установлен с возможностью пропуска рабочей жидкости из подпоршневой полости в надпоршневую, дросселирующая насадка установлена на одном из обратных клапанов на входе в кольцевые проточки, на поверхности цилиндра выполнены продольные пазы, верхняя пара наковален установлена в верхней части муфты, нижняя пара наковален установлена в нижней части тяги.
Недостатками вышеперечисленных конструкций являются:
- большое количество сложных в изготовлении деталей;
- сложность в изготовлении и обслуживании;
- для обслуживания требуется использование высококвалифицированных специалистов;
- и, как следствие, высокая стоимость и низкая надежность.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для ликвидации прихвата» (патент RU №1330301, МПК Е 21 В 31/113, 31/03, опубл. Бюл. №30 от 15.08.1987 г.), включающее корпус с узкой и широкой камерами, телескопически установленный в нем с возможностью осевого перемещения полый шток с обратным клапаном и поршнем, расположенный в исходном состоянии в узкой камере корпуса, пакер с нажимной втулкой, связанной со штоком посредством срезных штифтов, при этом в поршне выполнены радиальные каналы, причем клапан полого поршня размещен под ними, нажимная втулка установлена с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно корпуса, а широкая камера выполнена ниже узкой, при этом выше узкой камеры может быть выполнена дополнительная широкая камера.
Недостатками данной конструкции являются:
- наличие соединения нажимной втулки со штоком срезными штифтами приводит к неконтролируемого разрыву соединения при гидроударах, что приводит к снижению эффективности работы пакера;
- при движении поршня вниз происходит дросселирование жидкости по контакту поршня с узкой камерой внутрискважинной жидкостью, что приводит к быстрому износу этих деталей и снижению надежности устройства;
- фиксация в транспортном и рабочем положениях осуществляется только за счет неконтролируемого соединения нажимной втулки со штоком срезными штифтами, что так же снижает надежность устройства в работе.
Технической задачей данного предложения является создание простой в изготовлении и обслуживании, надежной конструкции гидравлического ударника, спускаемого в
скважину на канате в сборе с инструментом, а также повышение эффективности работы самого инструмента.
Гидравлический ударник включает корпус с узкой и широкими камерами, полый шток с поршнем, расположенным в исходном положении в узкой камере корпуса.
Новым является то, что гидравлический ударник дополнительно оборудован пружиной сжатия, а полый шток снизу и снаружи оборудован кольцевым упором, на который опирается нижней плоскостью пружина сжатия, верхняя плоскость которой упирается в корпус, при этом внутреннее пространство корпуса заполнено рабочей жидкостью, а поршень снабжен дросселирующими каналами, причем широкая камера установлена выше узкой камеры.
На фиг. изображен продольный разрез предлагаемого гидравлического ударника.
Гидравлический ударник состоит из корпуса 1 с узкой 2 и широкой камерой 3. В корпусе 1 концентрично расположен полый шток 4 с поршнем 5, установленные в исходном положении в узкой камере 2 корпуса 1 в крайнем нижнем положении. На нижнем конце штока 4 выполнен кольцевой упор 6. Снизу на наружной поверхности полого штока 5 установлена пружина 7, которая снизу упирается в кольцевой упор 6 полого штока 4, а сверху - в нижний торец корпуса 1. Внутреннее пространство корпуса 1 заполнено рабочей жидкостью 8, а поршень 5 снабжен дросселирующими каналами 9, причем широкая камера 3 установлена выше узкой камеры 2.
Несанкционированные перетоки рабочей жидкости 8 исключаются уплотнительными элементами 10 и 11.
Устройство работает следующим образом.
Перед началом ремонтных работ в скважине проводится обследование ствола скважины спуско-подъемом печатей, шаблонов, спускаемых на канате. При этом в старых запарафиненных скважинах, имеющих большую кривизну, возможен прихват инструмента в процессе подъема при проведении вышеуказанных операции, для ликвидации которых гидравлический ударник спускается в скважину в сборе с инструментом и позволяет ликвидировать прихваты непосредственно после их возникновения.
Внутреннее пространства корпуса 1 сверху и снизу заполняют рабочей жидкостью 8 через заливные отверстия, герметично закрываемые пробками (на фиг. не показано), при этом полый шток 4 с поршнем 5 находятся в исходном положении в узкой камере 2 корпуса 1, как показано на фигуре.
На устье скважины (на фиг. не показано) посредством присоединительной резьбы 12 к гидравлическому ударнику снизу соединяют необходимый инструмент (на фиг. не
показано), спускаемый в скважину в зависимости от технологической операции, а сверху гидравлический ударник соединяют с канатом 13 посредством канатной заделки 14.
Далее гидравлический ударник в сборе с инструментом на канате 13 спускают в заданный интервал скважины и проводят необходимый объем работ. После чего начинают подъем, и если в процессе подъема инструмент прихватывает, то начинают медленно тянуть канат вверх, при этом тяговое усилие на прихваченный инструмент контролируется по индикатору веса, находящемуся на лебедке геофизического подъемника (на фиг. не показано).
Тяговое усилие с лебедки геофизического подъемника посредством каната 13 передается штоку 4 с поршнем 5, находящимся в исходном положении в начале узкой камеры 2, которые начинают медленно двигаться вверх, при этом пружина 5 сжимается и параллельно с этим происходит перетекание рабочей жидкости 8 из надпоршневой полости (то есть из узкой камеры 2, находящейся выше поршня 5 и широкой камеры 3) в подпоршневую полость (то есть в узкую камеру 2, находящуюся ниже поршня 5), благодаря дросселирующим каналам 9, выполненным в поршне 5 с расчетным диаметром d и обладающими большим гидравлическим сопротивлением, причем поршень 5 находится в контакте с внутренней стенкой корпуса 1 на всем протяжении узкой камеры 2. Это позволяет увеличивать натяжение каната 13 вплоть до его допустимого значения. Пройдя узкую камеру 2, полый шток 4 с поршнем 5 попадают в широкую камеру 3, при этом рабочая жидкость 8 свободно перетекает из надпоршневой полости в подпоршнеую полость. Давление жидкости в надпоршневой полости резко падает, усилие, удерживающее канат 13 в растянутом состоянии, снижается и полый шток 4 с поршнем 5 под воздействием упругого растяжения каната 13 перемещаются в крайнее верхнее положение, при этом поршень 5 своим верхним торцом резко ударяет внутри по верхнему торцу корпуса 1. Этот удар передается через корпус 1 нижерасположенному прихваченному инструменту.
Если прихваченный инструмент не освобождается, то делают ослабление каната и дают выдержку по времени, за которое полый шток 4 с поршнем 5, благодаря растяжению пружины 7 медленно вернутся в исходное положение и далее повторяют вышеописанный процесс до освобождения прихваченного инструмента.
Предлагаемый гидравлический ударник прост в изготовлении и использовании, имеет небольшое количество деталей, благодаря чему он надежен в работе и не требует значительных материальных затрат, кроме того ударные нагрузки, создаваемые им, позволяют значительно повысить эффективность работы инструмента, спускаемого в скважину на канате.