ЯС ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ДВУСТОРОННЕГО 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 яс гидромеханический двустороннего действия (Патент RU №2544352, МПК Е21В 31/113, публ. 10.02.2015 г.), выбранный за прототип, состоящий из трубчатого корпуса и полого шпинделя, соединенных между собой подвижными шлицами, связанных между собой резьбовыми соединениями, заполненных рабочей жидкостью-маслом, поршней, ударников, размещенных внутри трубчатого корпуса, уплотнений подвижных и неподвижных соединений, гильзы, упорной втулки, клапанов, ограничивающих течение рабочей жидкости в гидравлических камерах в одном направлении, подпружиненного механизма защелки.
Недостатком известной конструкции является недостаточная надежность и технологичность уплотнений при сборке трубчатого корпуса, состоящего из двух гидравлических камер и подвижных шлицев. Возможны повреждения уплотнительных элементов за счет выхода уплотнений из канавок при установке сборке трубчатого корпуса с полым шпинделем.
Недостатком известной конструкции является наличие плавающего поршня, так как при сборке необходима высокая точность и контроль, а неправильная установка влияет на срабатывание яса, снижает надежность в процессе эксплуатации от воздействия разных по величине давлений, увеличивает износ уплотнений. Также при эксплуатации яса на буровой возможно шламование полости между трубчатым корпусом и полым шпинделем в зоне перемещения плавающего поршня, что нарушает работоспособность плавающего поршня по компенсации давления, вследствие чего возможно повреждение уплотнений.
Недостатком известной конструкции является то, что ударники расположены внутри трубчатого корпуса, а при ударах торец деформируется в области канавки с уплотнением, что приводит к нарушению работы уплотнительного элемента и герметичности гидравлической камеры. Кроме того, конструкция торца 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.
Наличие упорной втулки, ограничивающей продольное перемещение плавающего поршня, в случае неправильной установки плавающего поршня может привести к ограничению перемещения трубчатого корпуса относительно полого шпинделя, возможна деформация упорной втулки и плавающего поршня и несрабатывание яса с нарушением работоспособности. Недостатком известной конструкции является то, что подпружиненный механизм защелки размещен внутри трубчатого корпуса в полости, образованной плавающим поршнем внутри гильзы, внутренней поверхностью части трубчатого корпуса, наружной поверхностью части полого корпуса и первым поршнем, что при изготовлении гильзы возможны значительные отклонения по кривизне внутренней поверхности в зоне работы плавающего поршня, что приводит к более быстрому износу уплотнений или заклиниванию поршня, потере работоспособности.
Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении силы удара, срока службы и надежности работы, уменьшения количества деталей и обеспечение технологичности сборки, удобства эксплуатации яса гидромеханического двустороннего действия.
Технический результат достигается за счет того, что яс гидромеханический двустороннего действия, состоящий из трубчатого корпуса и полого шпинделя, между которыми находится рабочая жидкость - масло, соединенных между собой подвижными шлицами, которые заполнены рабочей жидкостью - маслом, ударников, поршней, связанных со шпинделем резьбовыми соединениями, уплотнений подвижных и неподвижных соединений, клапанов, подпружиненного механизма защелки, согласно полезной модели, клапаны ограничивают течение рабочей жидкости - масла в единственной гидравлической камере, образованной полым шпинделем, трубчатым корпусом и двумя поршнями, подпружиненный механизм защелки размещен в полости, образованной трубчатым корпусом и полым шпинделем, ограниченной третьим поршнем, закрепленным на конце полого шпинделя и вторым поршнем гидравлической камеры с возможностью блокировки продольного хода полого шпинделя относительно трубчатого корпуса в одном направлении, при этом второй ударник расположен снаружи трубчатого корпуса, около торца на трубчатом корпусе выполнены отверстия.
Кроме того, согласно полезной модели, в гидравлической камере установлена дополнительная втулка.
В отличие от прототипа, в предлагаемой полезной модели находится только одна гидравлическая камера, в которой размещены два клапана. Клапаны ограничивают течение рабочей жидкости - масла в гидравлической камере, образованной полым шпинделем, трубчатым корпусом и двумя поршнями, что обеспечивает технологичность сборки и стабильность настройки времени гидравлической задержки, уменьшение количества деталей и соединений, экономичность при изготовлении деталей. В отличие от прототипа, в предлагаемой полезной модели подпружиненный механизм защелки размещен в полости, образованной трубчатым корпусом и полым шпинделем, ограниченной третьим поршнем, закрепленным на конце полого шпинделя и вторым поршнем гидравлической камеры, для возможной блокировки продольного хода полого шпинделя относительно трубчатого корпуса в одном направлении, что предотвращает активизацию яса во время спускоподъемных операций и бурения, минимизирует износ уплотнений.
В отличие от прототипа, в предлагаемой полезной модели второй ударник расположен снаружи трубчатого корпуса, около торца на трубчатом корпусе выполнены отверстия, что обеспечивает уменьшение сопротивления при создании удара и увеличение силы удара при работе яса.
В отличие от прототипа, поршень, закрепленный на конце полого шпинделя с возможностью блокировки продольного хода полого шпинделя относительно трубчатого корпуса в одном направлении, повышает надежность сборки, при этом не требуется специальная сборка и контроль.
Установка в гидравлической камере дополнительной втулки позволяет предотвратить переток рабочей жидкости - масло между трубчатым корпусом и полым шпинделем.
Преимуществом предлагаемой конструкции является меньшее количество деталей, соединенных резьбовыми соединениями, что позволяет сделать более технологичным, быстрым процесс сборки и повысить общую надежность всей конструкции, в частности, уменьшить вероятность отказа изделия по резьбовому соединению.
На фиг. 1 показан продольный разрез яса гидромеханического двустороннего действия согласно заявляемой полезной модели.
Яс гидромеханический двустороннего действия 1 (фиг. 1) состоит из составного трубчатого корпуса 2 и полого шпинделя 3, между которыми находится рабочая жидкость - масло, соединенных между собой подвижными шлицами 4, которые заполнены маслом, поршни 7, 8, 10 связаны со шпинделем 3 резьбовыми соединениями 6. Единственная гидравлическая камера 5 образована полым шпинделем 3, трубчатым корпусом 2 и двумя поршнями 7, 10. В единственной гидравлической камере 5 размещены два клапана 17, 18 ограничивают течение рабочей жидкости - масла. Подпружиненный механизм защелки 9 размещен в полости с маслом, образованной трубчатым корпусом 2 и полым шпинделем 3, ограниченной третьим поршнем 8, закрепленным на конце полого шпинделя 3 и вторым поршнем 10 гидравлической камеры 5, для возможной блокировки продольного хода полого шпинделя 3 относительно трубчатого корпуса 2 в одном направлении. Ударник 11 и торец 13 трубчатого корпуса 2 расположены внутри трубчатого корпуса 2 для создания ударных нагрузок. Ударник 12 расположен снаружи трубчатого корпуса 2 со стороны подвижных шлицев 4. Торец 14 трубчатого корпуса 2 расположен снаружи шлицев 4. Ударник 12 и торец 14 служат для создания ударных нагрузок. Уплотнения подвижных соединений 15 и уплотнения неподвижных соединений 16. Радиальные отверстия 20, 21 для заливки рабочей жидкости - масла расположены в утолщенной части гидравлической камеры 5, резьбовые соединения 6 дополнительно защищены от попадания бурового раствора уплотнительными элементами 22, 23. Около торца 14 трубчатого корпуса 2 снаружи шлицев 4 выполнены отверстия 24 для уменьшения сопротивления при создании удара. Кроме того, для предотвращения перетока рабочей жидкости - масла между трубчатым корпусом 2 и полым шпинделем 3 внутри гидравлической камеры 5 установлена дополнительная втулка 23.
Устройство работает следующим образом.
Яс гидромеханический двустороннего 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 яса гидромеханического двустороннего 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, чтобы преодолеть усилие блокировки продольного хода полого шпинделя 3 относительно трубчатого корпуса 2, т.е. усилие срабатывания подпружиненного механизма защелки 9, настроенного при сборке яса, в ясе гидромеханическом двустороннего действия начнется переток рабочей жидкости - масла, скорость трубчатого корпуса 2, перемещающегося относительно полого шпинделя 3 становится очень мала, так как перетекание рабочей жидкости - масла в гидравлической камере 5 осуществляется только через клапан 18, выполняющий функцию дросселирующего канала. Вследствие дросселирования рабочей жидкости - масла 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 камере 5 возникает давление, пропорциональное усилию растяжения. После окончания дросселирования рабочей жидкости через клапан 18 рабочая жидкость - масло 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 17. В гидравлической камере 5 возникает давление, пропорциональное усилию сжатия. После окончания дросселирования рабочей жидкости через клапан 17 рабочая жидкость - масло получает возможность резкого перетока, давление резко падает, трубчатый корпус 2 быстро перемещается вниз и торец 14 трубчатого корпуса 2 ударяет по ударнику 12, и следовательно, по прихваченному инструменту.
Яс гидромеханический двустороннего 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 улучшить эксплуатацию яса, предотвратить активизацию яса во время спускоподъемных операций и бурения, улучшить технологию сборки с меньшим количеством деталей, исключить вероятность отказа изделия по резьбовому соединению, уменьшить сопротивление при создании удара и повысить надежность, силу удара при работе и увеличить срок службы.