ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ЯСС ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к гидравлическим яссам двойного действия, предназначенным для освобождения прихваченного в скважине оборудования при бурении и испытании пластов.
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 №21445659, 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» (а.с. SU №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 неконтролируемого соединения нажимной втулки со штоком срезными штифтами приводит к разрыву соединения при гидроударах, что приводит к неэффективной работе пакера;
- дросселирование жидкости при движении вниз происходит по контакту поршня с узкой камерой внутрискважинной жидкостью, что приводит к быстрому износу этих деталей и снижению надежности;
- невозможность воздействовать на прихваченное оборудование вращательным движением после разрушения срезных штифтов.
Технической задачей изобретения является создание простой в изготовлении и обслуживании, дешевой и надежной конструкции гидравлического ясса двухстороннего
действия с возможностью постоянного вращательного воздействия на прихваченное оборудование.
Гидравлический ясс двустороннего действия, включающий корпус с узкой и широкими основной и дополнительной камерами, установленными соответственно ниже и выше узкой камеры, полый шток с поршнем, расположенным в исходном положении в узкой камере корпуса.
Новым является то, что внутреннее пространство корпуса заполнено рабочей жидкостью, а поршень снабжен дросселирующими каналами, при этом полый шток установлен в корпусе с возможностью ограниченного возвратно-поступательного перемещения без вращения относительно друг друга.
Новым является также то, что полый шток установлен в корпусе с возможностью ограниченного возвратно-поступательного перемещения без вращения шлицевым соединением внизу корпуса.
На фиг.1 изображен гидравлический ясс двухстороннего действия.
На фиг.2 изображен разрез шлицевого соединения.
Ясс состоит из корпуса 1 с узкой 2 и широкими основной 3 и дополнительной 4 камерами, установленными соответственно ниже и выше узкой камеры 2.
Внутри корпуса 1 установлен полый шток 5, жестко соединенный с поршнем 6, который расположен в исходном положении в узкой камере 2 корпуса 1. Внутреннее пространство корпуса 1 заполнено рабочей жидкостью 7 (например, минеральным маслом), а поршень 6 снабжен дросселирующими каналами 8. Полый шток 5 имеет возможность ограниченного возвратно-поступательного перемещения без вращения относительно корпуса 1 благодаря шлицевому соединению 9 посредством которого он внизу соединен с корпусом 1.
Несанкционированные перетоки рабочей жидкости 7 в устройстве предотвращаются уплотнительными кольцами 10 и 11.
Работает гидравлический ясс двухстороннего действия следующим образом.
После заполнения рабочей жидкостью 7 внутреннего пространства корпуса 1 ясс устанавливают посредством муфты 12 и присоединительной резьбы 13 корпуса 1 снизу в компоновку бурильной колонны (на фиг. не показано) согласно схеме и плану работ на бурение или испытание скважины. В ходе бурения или испытания скважины вращающий момент передается компоновке бурильной колонны, находящейся ниже ясса (на фиг. не показано), благодаря шлицевому соединению 9 корпуса 1 и полому штоку 5, с которым они находятся в постоянном зацеплении в любом положении.
В случае прихвата инструмента колонну труб (на фиг. не показано) начинают поднимать вверх, при этом на участке широкой дополнительной камеры 4 полый шток 5 с поршнем 6 начинают перемещаться вверх с большой скоростью, при этом рабочая жидкость свободно перетекает из надпоршневой полости (то есть узкой 2 и широкой основной камеры 3, а также широкой дополнительной камеры 4, находящейся выше поршня 6) в подпоршневую полость (то есть в широкую дополнительную камеру 4, находящуюся ниже поршня 6).
Как только полый шток 5 с поршнем 6 попадают в узкую камеру 2 скорость их движения резко снижается, поскольку поршень 6 находится в контакте с внутренней стенкой корпуса 1 на всем протяжении узкой камеры 2, при этом дальнейшее перетекание рабочей жидкости 7 из надпоршневой полости в подпоршневую полость происходит благодаря дросселирующим каналам 8 в поршне 6, которые обладают большим гидравлическим сопротивлением. Это позволяет увеличивать натяжение вышерасположенной бурильной колонны вплоть до его допустимого значения. Пройдя узкую камеру 2 полый шток с поршнем попадают в широкую основную камеру 3, при этом рабочая жидкость 7 свободно перетекает из надпоршневой полости в подпоршневую полость. Давление жидкости в надпоршневой полости резко падает, усилие, удерживающее бурильные трубы в растянутом состоянии становится, не значительным и полый шток 5 с поршнем 6 под воздействием упругого растяжения колонны бурильных труб перемещаются в крайнее верхнее положение, при этом поршень 6 своим верхним торцом резко ударяет внутри по верхнему торцу корпуса 1. Этот удар через корпус 1 передается нижерасположенной компоновке бурильной колонны.
Если прихваченная часть оборудования не освободится, то бурильную колонну тут же разгружают на это оборудование. В результате этого полый шток 5 с поршнем 6 быстро перемещаются вниз, при этом происходит свободное перетекание рабочей жидкости из подпоршневой полости (то есть узкой 2 и широкой дополнительной камеры 4, а также широкой основной камеры 3, находящейся ниже поршня 6) в надпоршневую полость (то есть в широкую основную камеру 3, находящуюся выше поршня 6).
Как только полый шток 5 с поршнем 6 попадают в узкую камеру 2, скорость их движения резко снижается, при этом дальнейшее перетекание рабочей жидкости 7 из подпоршневой полости в надпоршневую полость на протяжении всей длины узкой камеры 2 происходит благодаря дросселирующим каналам 8 в поршне 6, оказывающим перетоку рабочей жидкости большое гидравлическое сопротивление.
В подпоршневой полости создается давление, пропорциональное сжимающему усилию. Усилие сжатия накапливается в виде энергии упругой деформации сжатия колонны бурильных труб.
Как только поршень 5 со штоком 6 попадают в широкую дополнительную камеру 3, происходит свободное перетекание рабочей жидкости из подпоршневой полости 4 в надпоршневую полость 3 и быстрое перемещение вниз полого штока 5 с поршнем 6. Давление жидкости в подпоршневой полости резко падает, а энергия упругого сжатия колонны труб трансформируется в удар нижнего торца поршня 6 о нижний торец корпуса 1. Этот удар через корпус 1 передается нижерасположенной компоновке бурильной колонны.
При необходимости нанесения повторных ударов, в случае если прихваченная часть оборудования все же не освободится, то вышеописанный процесс повторяют.
Предлагаемый гидравлический ясс двойного действия прост и дешев в изготовлении и использовании, имеет небольшое количество деталей, благодаря чему он надежен в работе. Кроме того конструкция гидравлического ясса двойного действия позволяет использовать его многократного, а возможность вращательного воздействия на прихваченное оборудование повышает эффективность его работы.