ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ЯС ДВУХСТОРОННЕГО ДЕЙСТВИЯ

Полезная модель относится к буровой технике, а именно, к устройствам для создания ударных нагрузок, направленных либо вверх, либо вниз, либо в ту и другую сторону, с целью освобождения прихваченной части бурильной и обсадной колонн, забойного двигателя, пакера и другого инструмента в нефтяной или газовой скважине.
Известен гидравлический яс двухстороннего действия (Патент RU №2439284, МПК E21B 31/113, публ. 10.09.2011 г.), выбранный за прототип, состоящий из полого шпинделя и трубчатого корпуса, выполненных составными, телескопически соединенных без вращения между собой, включающих шлицевую и гидравлические секции, связанные между собой резьбовыми соединениями, заполненные рабочей жидкостью, а также торцевых поверхностей трубчатого корпуса, расположенных внутри гидравлической и шлицевой секций, уплотнений, ударников, размещенных между внутренними торцевыми поверхностями трубчатого корпуса, поршней, клапанов, ограничивающих течение рабочей жидкости в гидравлических секциях, расположенных в каждой из секций.
Недостатком известной конструкции является недостаточная надежность и технологичность уплотнений, при сборке трубчатого корпуса, состоящего из секций (двух гидравлических и шлицевой). Возможны повреждения уплотнительных элементов за счет выхода уплотнений из канавок при установке сборке трубчатого корпуса с полым шпинделем Недостатком известной конструкции является расположение торцевой поверхности трубчатого корпуса и ударника внутри гидравлической секции, так как при ударах торцевая поверхность деформируется в области канавки с уплотнением, что приводит к нарушению работы уплотнительного элемента и герметичности гидравлической и шлицевой секций, а также создает дополнительное сопротивление при ударе.
Недостатком известной конструкции является отсутствие защиты цилиндрической резьбы от бурового раствора, что может привести к повреждению резьбы и дальнейшей разгерметизации.
Недостатком известной конструкции является размещение резьбовых отверстий под пробки для заливки рабочей жидкости в тонкой части трубчатого корпуса и в зоне высокого давления, что усложняет изготовление резьбового соединения и может привести к разгерметизации при работе яса на высоких давлениях.
Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении силы удара, срока службы гидравлического яса двухстороннего действия и надежности его работы.
Технический результат достигается за счет того, что гидравлический яс двухстороннего действия, содержащий полый шпиндель и трубчатый корпус, выполненные составными и телескопически связанные без вращения между собой, включающие секции гидравлическую и шлицевую, связанные между собой резьбовыми соединениями, заполненные рабочей жидкостью, поршни, две торцевые поверхности трубчатого корпуса, два ударника, уплотнения подвижных и неподвижных соединений, клапаны, ограничивающие течение рабочей жидкости в гидравлической секции, отличающийся тем, что в единственной гидравлической секции размещены два клапана, разделенные втулкой, радиальные отверстия для заливки рабочей жидкости расположены в утолщенной части гидравлической секции, резьбовые соединения дополнительно защищены от попадания бурового раствора уплотнительными элементами, первая из торцевых поверхностей трубчатого корпуса расположена снаружи шлицевой секции, один из ударников расположен снаружи полого шпинделя со стороны шлицевой секции, около торцевой поверхности трубчатого корпуса снаружи шлицевой секции выполнены отверстия для уменьшения сопротивления при создании удара, а для предотвращения перетока рабочей жидкости между трубчатым корпусом и полым шпинделем внутри гидравлической секции может устанавливаться дополнительная втулка.
В отличие от прототипа, в предлагаемой полезной модели находится только одна гидравлическая секция, в которой размещены два клапана, разделенные втулкой, что обеспечивает технологичность сборки и стабильность настройки времени гидравлической задержки.
В отличие от прототипа, радиальные отверстия для заливки рабочей жидкости расположены в утолщенной части гидравлической секции, что обеспечивает технологичность и качество при изготовлении резьбы, тем самым обеспечивается повышение качества герметичности резьбового соединения при работе яса.
В отличие от прототипа, резьбовые соединения дополнительно защищены от попадания бурового раствора уплотнительными элементами, что позволяет сохранить целостность резьбовых соединений и повысить их надежность.
В отличие от прототипа, первая из торцевых поверхностей трубчатого корпуса расположена снаружи шлицевой секции, один из ударников расположен снаружи полого шпинделя со стороны шлицевой секции, так же около торцевой поверхности трубчатого корпуса снаружи шлицевой секции выполнены отверстия, что обеспечивает уменьшение сопротивления при создании удара и позволяет увеличить надежность и силу удара при работе яса.
В отличие от прототипа, между трубчатым корпусом и полым шпинделем внутри гидравлической секции может устанавливаться дополнительная втулка, что обеспечивает предотвращение перетока рабочей жидкости и технологичность настройки яса.
Преимуществом предлагаемой конструкции является меньшее количество деталей, соединенных резьбовыми соединениями, что позволяет сделать более технологичным (ускорить, упростить) процесс сборки и повысить общую надежность всей конструкции, в частности, уменьшить вероятность отказа изделия по резьбовому соединению.
На фиг. 1 показан продольный разрез гидравлического яса двухстороннего действия согласно заявляемой полезной модели.
Гидравлический яс двухстороннего действия 1 (фиг. 1) состоит из трубчатого корпуса 2 и полого шпинделя 3 со сквозным осевым каналом, выполненными составными и телескопически связанные без вращения между собой, включающие секцию гидравлическую 4 и секцию шлицевую 5, которые заполнены рабочей жидкостью, и связаны между собой резьбовыми соединениями 6. В трубчатом корпусе 2 размещен поршень 7, который разделяет гидравлическую и шлицевую секции, а поршень 8 создает границу между рабочей жидкостью и буровым раствором. Ударник 9 и торцевая поверхность 11 трубчатого корпуса 2 расположены внутри шлицевой секции 5, для создания ударных нагрузок. Ударник 10 расположен снаружи полого шпинделя со стороны шлицевой секции 5. Первая торцевая поверхность 12 трубчатого корпуса 2 расположена снаружи шлицевой секции 5. Ударник 10 и первая торцевая поверхность 12 служат для создания ударных нагрузок. В единственной гидравлической секции 4 размещены два клапана 15, 16, разделенные втулкой 17, для попеременной работы клапанов. Уплотнения подвижных соединений 13 и уплотнения неподвижных соединений 14, клапаны 15, 16 ограничивают течение рабочей жидкости. Радиальные отверстия 18, 19 для заливки рабочей жидкости расположены в утолщенной части гидравлической секции 4, резьбовые соединения 6 дополнительно защищены от попадания бурового раствора уплотнительными элементами 20, 21, а около торцевой поверхности 12 трубчатом корпуса 2 снаружи шлицевой секции 5 выполнены отверстия 22 для уменьшения сопротивления при создании удара. Для предотвращения перетока рабочей жидкости между трубчатым корпусом 2 и полым шпинделем 3 внутри гидравлической секции 4 может устанавливаться дополнительная втулка 23.
Устройство работает следующим образом.
Гидравлический яс двухстороннего действия 1 верхним концом трубчатого корпуса 2 с помощью резьбы соединяется с утяжеленной бурильной трубой (не показана на чертеже), а нижним концом полого шпинделя 3 с помощью резьбы соединяется с компоновкой низа бурильной колонны (не показана на чертеже).
В случае возникновения прихвата в бурильной колонне проводят аварийные работы с применением гидравлического яса двухстороннего действия. Для нанесения удара, направленного снизу вверх, производят дальнейшее натяжение бурильной колонны (подъемным устройством на буровой), при этом необходимо натянуть бурильную колонну на расчетную величину тягового усилия, в гидравлическом ясе двухстороннего действия начнется переток рабочей жидкости, скорость трубчатого корпуса 2, перемещающегося относительно полого шпинделя 3 становится очень мала, так как перетекание рабочей жидкости в гидравлической секции 4 осуществляется только через клапан 16, выполняющий функцию дросселирующего канала. Вследствие дросселирования жидкости скорость перемещения подъемного устройства значительно выше скорости перемещения трубчатого корпуса 2, что позволяет создать вытяжку бурильной колонны, появляется сила упругости растянутой колонны труб. В гидравлической секции 4 возникает давление, пропорциональное усилию растяжения. После окончания дросселирования рабочей жидкости через клапан рабочая жидкость получает возможность резкого перетока, в результате чего давление резко падает, гидравлическая сила, удерживающая трубы в растянутом состоянии, исчезает, бурильные трубы сжимаются, тем самым ускоряя утяжеленную бурильную трубу и трубчатый корпус 2, происходит удар, направленный снизу вверх.
Для нанесения удара, направленного сверху вниз разгружают колонну труб до выбранной величины. Двигаясь вниз под действием собственной массы, трубы перемещают трубчатый корпус 2 относительно полого шпинделя 3, происходит дросселирование рабочей жидкости через клапан 15. В гидравлической секции 4 возникает давление, пропорциональное усилию сжатия. После окончания дросселирования рабочей жидкости через клапан 15 рабочая жидкость получает возможность резкого перетока, давление резко падает, трубчатый корпус 2 быстро перемещается вниз и торцевая поверхность 12 трубчатого корпуса 2 ударяет по ударнику 10, и следовательно, по прихваченному инструменту.
Гидравлический яс двухстороннего действия наиболее эффективен при постоянном нахождении в составе компоновки бурильной колонны, так как скорость и успех ликвидации прихвата зависит, в первую очередь, от времени с момента его возникновения.
Выполнение полезной модели с указанными отличительными признаками в совокупности с известными признаками позволяет получить гидравлический яс двухстороннего действия более технологичным в процессе сборки, исключив вероятность отказа изделия по резьбовому соединению, с уменьшенным сопротивлением при создании удара и увеличить надежность и силу удара при работе и повысить надежность всей конструкции в целом и увеличить срок службы.