Устройство для правки пружинящих частей пружинного центратора обсадной колонны

Полезная модель относится к области машиностроения, и может быть использована при изготовлении пружинных центраторов, применяемых в нефтегазовой промышленности, для центрирования обсадных колонн, при спуске и установке их в скважине.
Известен ручной реечный пресс, включающий корпус с рабочим столом, рабочий шток с рабочим инструментом, вертикально расположенный в корпусе, для выполнения технологической операции, зубчатую рейку, шестерню, размещенную в контакте с зубчатой рейкой, и установленную на валу, а также рукоять, соединенную с упомянутым валом, для создания ручного усилия [1].
Основным недостатком ручного реечного пресса, также является то, что при использовании его для правки пружинящих частей пружинного центратора обсадной колонны, невозможно будет получить высокую точность правки пружинящих частей пружинного центратора обсадной колонны. Это обусловлено тем, что никак не компенсируют зазор, в зубчатом зацеплении, между зубьями зубчатой рейки и шестерни. Кроме того, реечный пресс является исключительно ручным, и не содержит никаких дополнительных устройств, обеспечивающих точное перемещение штока, вместе с зубчатой рейкой.
Известен пресс пневматический, включающий источник сжатого воздуха, силовой цилиндр, содержащий пуансон, и соединенный с источником сжатого воздуха, регулятор давления сжатого воздуха, датчик усилия, распределитель, взаимодействующий с источником сжатого воздуха, через регулятор давления, который электрически связан с датчиком усилия [2].
Основным недостатком пресса пневматического является то, что при использовании его для правки пружинящих частей пружинного центратора обсадной колонны, невозможно будет получить высокую точность правки пружинящих частей пружинного центратора обсадной колонны. Это обусловлено тем, что во время правки пружинящей части пружинного центратора, постоянно изменяется, усилие, которое необходимо прикладывать к пружинящей части пружинного центратора. Это обусловлено изменением формы пружинящей части пружинного центратора, в процессе правки. Технически очень сложно, так же быстро, изменять давление сжатого воздуха в силовом цилиндре. Система довольно инерционна. Кроме того, сжатый воздух обладает упругостью, и взаимодействие пуансона с пружинящей частью пружинного центратора, может привести к свободным синхронным колебаниям пуансона, и пружинящей части пружинного центратора, что также значительно усложнит контроль точности правки пружинящих частей пружинного центратора.
Наиболее близким является исполнительный механизм, который возможно использовать в качестве устройства для правки пружинящих частей пружинного центратора обсадной колонны, включающий несущую часть конструкции устройства, на которой закреплено зубчатое колесо, установленное на валу, и входящее в зубчатое зацепление с зубчатой рейкой, перемещаемой по, хотя бы одной, направляющей, которая закреплена на несущей части конструкции устройства, а зубчатая рейка имеет соединение со штоком пневмоцилиндра, где пневмоцилиндр также закреплен на несущей части конструкции устройства [3].
Этому механизму присущи те же самые недостатки, что и прессу пневматическому, указанному в источнике информации [2], поскольку в этом механизме, и зубчатая рейка, и зубчатое колесо приводятся в движение сжатым воздухом в пневмоцилиндре.
В основу полезной модели поставлена задача, путем усовершенствования устройства для правки пружинящих частей пружинного центратора обсадной колонны, увеличить точность правки пружинящих частей пружинного центратора обсадной колонны.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для правки пружинящих частей пружинного центратора обсадной колонны, характеризующееся тем, что оно содержит несущую часть, закрепленное на ней зубчатое колесо, установленное на валу, и входящее в зубчатое зацепление с зубчатой рейкой, выполненной с возможностью перемещения по направляющей, закрепленной на несущей части, новым является то, что устройство содержит пневмоцилиндр, шток пневмоцилиндра, который соединен с зубчатой рейкой, и которая соединена с рабочим штоком, серводвигатель, выполненный с возможностью соединения с информационной системой устройства, и соединенный через редуктор с зубчатым колесом, закрепленные на рабочем штоке устройство давления на пружинящую часть пружинного центратора обсадной колонны, для ее пластического деформирования в процессе правки, внутрь центратора, к его продольной оси, и устройство вытяжки пружинящей части пружинного центратора обсадной колонны, для ее пластического деформирования в процессе правки, наружу центратора, от его продольной оси, устройство фиксации пружинного центратора обсадной колонны, закрепленное на несущей части, выполненное с возможностью взаимодействия с цилиндрическими частями пружинного центратора, с обеспечением удержания пружинного центратора в стационарном положений, при правке его пружинящих частей, и поворота вокруг продольной оси симметрии, датчики определения положения оси симметрии пружинного центратора обсадной колонны, закрепленные на несущей части, с возможностью взаимодействия с цилиндрическими частями пружинного центратора, и соединенные с информационной системой, закрепленный на несущей части пульт управления, при этом, устройство вытяжки и устройство давления содержат приспособления для захвата и удержания пружинящей части пружинного центратора, и датчики положения пружинящей части пружинного центратора, относительно его продольной оси, выполненные с возможностью соединения с информационной системой.
На фиг. 1 схематически изображено устройство для правки пружинящих частей пружинного центратора обсадной колонны. (Вид сбоку.);
На фиг. 2 изображен вид А, указанный на фиг. 1;
На фиг. 3 схематически изображен вертикальный разрез части устройства для правки пружинящих частей пружинного центратора обсадной колонны, при правке (вытяжке) пружинящей части пружинного центратора обсадной колонны. Пунктирными линиями обозначено положение пружинящей части пружинного центратора обсадной колонны, до ее вытяжки. Буквой Q обозначена продольная ось симметрии пружинного центратора обсадной колонны.
Устройство для правки пружинящих частей пружинного центратора обсадной колонны, состоит из несущей части конструкции устройства 1, на которой закреплено зубчатое колесо 2, установленное на валу 3,
где зубчатое колесо 2, входит в зацепление с зубчатой рейкой 4, перемещаемой по, хотя бы одной, направляющей 5, которая также закреплена на несущей части конструкции устройства 1 (фиг. 1-3). Несущей частью конструкции устройства 1 может быть, например, корпус устройства, или станина устройства. Зубчатая рейка 4 имеет соединение со штоком пневмоцилиндра 6, где пневмоцилиндр 7 закреплен на несущей части конструкции устройства 1.
Зубчатое колесо 2, установленное на валу 3, соединено с серводвигателем 8, через редуктор 9. Серводвигатель 8 и редуктор 9 закреплены на несущей части конструкции устройства 1, и серводвигатель 8 соединен с информационной системой устройства 10, которая обеспечивает точную правку пружинящих частей пружинного центратора обсадной колонны 11. Информационная система 10 может быть закреплена на несущей части конструкции устройства 1, а может быть и расположена рядом с устройством для правки пружинящих частей пружинного центратора обсадной колонны.
Зубчатая рейка 4 соединена с рабочим штоком 12, либо изготовлена вместе с рабочим штоком 12, на котором закреплено устройство давления на пружинящую часть пружинного центратора обсадной колонны 13, при пластическом деформировании, в процессе правки, пружинящей части центратора 11, внутрь центратора, к его продольной оси симметрии Q. И на рабочем штоке 12 закреплено устройство вытяжки пружинящей части пружинного центратора обсадной колонны 14, при пластическом деформировании, в процессе правки, пружинящей части центратора 11, наружу центратора, от его продольной оси симметрии Q.
Устройство вытяжки 14, и/или устройство давления 13, содержат приспособления для захвата и удержания пружинящей части пружинного центратора обсадной колонны 11, при правке пружинящей части пружинного центратора обсадной колонны 11 (на фиг.не указано). Устройство вытяжки 14, и/или устройство давления 13, могут быть различных существующих конструкций, и иметь как электромеханические приводы, так и пневматические приводы.
На несущей части конструкции устройства 1, закреплено устройство фиксации пружинного центратора обсадной колонны 15, взаимодействующее, хотя бы с одной, цилиндрической частью пружинного центратора обсадной колонны 16. Устройство фиксации пружинного центратора обсадной колонны 15, обеспечивает удержание пружинного центратора обсадной колонны, в стационарном положении, при правке его пружинящих частей 11, и обеспечивает поворот пружинного центратора обсадной колонны, вокруг продольной оси симметрии Q.
Аналогично, устройство фиксации пружинного центратора обсадной колонны 15, может иметь одну из существующих конструкций, в состав которой может входить, как электромеханический привод, так и пневматический привод.
Также, на несущей части конструкции устройства 1, установлены и закреплены датчики определения положения продольной оси симметрии пружинного центратора обсадной колонны (на фигуре не указаны). Эти датчики взаимодействуют, хотя бы с одной, цилиндрической частью пружинного центратора обсадной колонны 16, и соединены с информационной системой 10. (Пружинный центратор обсадной колонны состоит из пружинящих частей 11, и цилиндрических частей 16.)
Датчики определения положения продольной оси симметрии пружинного центратора обсадной колонны, могут быть как контактными, так и бесконтактными, в которых использованы существующие физические принципы. При этом, эти датчики могут иметь различные существующие конструкции.
Кроме того, устройство вытяжки 14 и/или устройство давления 13 содержат датчики положения пружинящей части пружинного центратора обсадной колонны, относительно его продольной оси симметрии, соединенные с информационной системой устройства 10. Эти датчики на фиг. не указаны.
Аналогично, датчики положения пружинящей части пружинного центратора обсадной колонны, относительно его продольной оси симметрии, могут быть как контактными, так и бесконтактными, в которых использованы существующие физические принципы. При этом эти датчики могут иметь различные существующие конструкции.
Также на несущей части конструкции устройства 1, закреплен пульт управления 17.
Заявляемое устройство работает следующим образом. В начале работы, на устройство для правки пружинящих частей пружинного центратора обсадной колонны, подают переменное электрическое напряжение, необходимое для работы устройства. Для работы устройства необходимо переменное электрическое напряжение 380 Вольт, и частотой 50 герц. После чего, используя пульт управления 17, все узлы и механизмы устройства переводят в исходное положение. Затем, вручную, в устройство устанавливают пружинный центратор обсадной колонны. После чего, правку пружинящих частей пружинного центратора обсадной колонны, осуществляют в автоматическом режиме, используя информационную систему 10, включив автоматический режим работы устройства, на пульте управления 17.
В автоматическом режиме обеспечивают фиксацию пружинного центратора обсадной колонны, используя устройство фиксации пружинного центратора обсадной колонны 15. С помощью устройства фиксации пружинного центратора обсадной колонны 15, взаимодействующего, хотя бы с одной, цилиндрической частью пружинного центратора обсадной колонны 16, обеспечивают удержание пружинного центратора обсадной колонны, в стационарном положении, при правке его пружинящих частей 11. Также с помощью устройства 15, и обеспечивают поворот пружинного центратора обсадной колонны, вокруг продольной оси симметрии Q, в автоматическом, или ручном, режиме, для обеспечения возможности правки всех пружинящих частей пружинного центратора обсадной колонны 11.
Для определения положения продольной оси симметрии пружинного центратора обсадной колонны Q, используют датчики определения положения продольной оси симметрии пружинного центратора обсадной колонны также в автоматическом режиме, используя информационную систему 10. Положение продольной оси симметрии пружинного центратора обсадной колонны Q, определяют исходя из геометрических размеров цилиндрической части пружинного центратора обсадной колонны 16. Геометрические размеры цилиндрической части пружинного центратора обсадной колонны 16, определяют с помощью датчиков определения положения продольной оси симметрии пружинного центратора обсадной колонны, и используя их показания, положение продольной оси симметрии пружинного центратора обсадной колонны, рассчитывают с помощью информационной системы 10.
Правку каждой из пружинящих частей пружинного центратора обсадной колонны, также выполняют в автоматическом режиме, используя устройство вытяжки 14, и/или устройство давления 13. Перед этим определяют расстояние наиболее удаленной точки одной пружинящей части пружинного центратора обсадной колонны 11, от оси симметрии Q. Определение этого расстояния осуществляют с помощью датчиков положения пружинящей части пружинного центратора обсадной колонны, относительно его продольной оси симметрии, которые соединены с информационной системой устройства 10.
Для этого опускают рабочий шток 12, вместе с устройством вытяжки 14, и устройством давления 13, до контактного или бесконтактного взаимодействия датчиков положения пружинящей части пружинного центратора обсадной колонны, относительно его продольной оси симметрии, с самой пружинящей частью пружинного центратора обсадной колонны 11.
После определения указанного расстояния, с помощью информационной системы 10, в автоматическом режиме, выбирают операцию вытяжки пружинящей частью пружинного центратора обсадной колонны 11, от оси симметрии Q, или операцию вдавливания пружинящей части пружинного центратора обсадной колонны 11, к оси симметрии Q.
Вытяжку пружинящей частью пружинного центратора обсадной колонны 11, от оси симметрии Q, выполняют, выполнив ее захват и удержание, с помощью устройства вытяжки 14, в автоматическом режиме, с помощью информационной системы 10. Операция вытяжки пружинящей частью пружинного центратора обсадной колонны 11, от оси симметрии Q, схематически изображена на фиг. 3. Пунктирными линиями обозначено положение пружинящей части пружинного центратора обсадной колонны 11, до ее вытяжки. Необходимое расстояние вытяжки рассчитывают в автоматическом режиме, с помощью информационной системы 10.
Вдавливание пружинящей части пружинного центратора обсадной колонны 11, к оси симметрии Q, выполняют с помощью устройства давления 13, в автоматическом режиме, с помощью информационной системы 10. Необходимое расстояние вдавливания рассчитывают в автоматическом режиме, с помощью информационной системы 10.
После этого, так же само, повторно определяют расстояние наиболее удаленной точки одной пружинящей части пружинного центратора обсадной колонны 11, от оси симметрии Q. В случае несоответствия расстояния наиболее удаленной точки одной пружинящей части пружинного центратора обсадной колонны 11, от оси симметрии Q, установленному значению, снова выполняют операцию вытяжки пружинящей частью пружинного центратора обсадной колонны 11, от оси симметрии Q, или операцию вдавливания пружинящей части пружинного центратора обсадной колонны 11, к оси симметрии Q, в автоматическом режиме.
Правку пружинящей части пружинного центратора обсадной колонны 11, прекращают после соответствия расстояния наиболее удаленной точки одной пружинящей части пружинного центратора обсадной колонны 11, от оси симметрии Q, установленному значению, в автоматическом режиме, с помощью информационной системы 10.
Затем осуществляют поворот пружинного центратора обсадной колонны, с помощью устройства 15, также в автоматическом, или ручном режиме, и аналогично осуществляют правку следующей пружинящей части пружинного центратора обсадной колонны 11.
Правку пружинящих частей пружинного центратора обсадной колонны 11, заканчивают после полного соответствия расстояния наиболее удаленной точки каждой пружинящей части пружинного центратора обсадной колонны 11, от оси симметрии Q, также в автоматическом режиме. После чего, вручную, снимают с устройства пружинный центратор обсадной колонны.
Точность расстояния перемещения рабочего штока 12, вместе с устройством вытяжки 14, и устройством давления 13, обеспечивают, прежде всего, с помощью серводвигателя 8, и редуктора 9, где серводвигатель 8 соединен с информационной системой устройства 10. Крутящий момент с серводвигателя 8, передают через редуктор 9, и вал 3, зубчатому колесу 2. Зубчатое колесо 2, взаимодействуя с зубчатой рейкой 4, обеспечивает ее линейное перемещение вверх, или вниз, по, хотя бы одной, направляющей 5. Компенсацию зазора в зубчатом зацеплении, между зубчатой рейкой 4, и зубчатым колесом 2, выполняют с помощью пневмоцилиндра 7, используя шток пневмоцилиндра 6. Управление всей механической системой перемещения рабочего штока 12, вместе с устройством вытяжки 14, и устройством давления 13, осуществляют с помощью информационной системы устройства 10, в автоматическом режиме.
Таким образом, усовершенствование устройства для правки пружинящих частей пружинного центратора обсадной колонны, позволяет увеличить точность правки пружинящих частей пружинного центратора обсадной колонны. Увеличение точности правки пружинящих частей пружинного центратора обсадной колонны, позволит увеличить надежность работы всего оборудования, установленного в скважине.
Источники информации
1. Патент Российской Федерации на полезную модель №181394, (2006.01) В30В 1/04, опубликован 11.07.2018, бюл. №20.
2. Патент Российской Федерации на полезную модель №70638, (2006.01) В30В 1/32, (2006.01) В30В 1/38, опубликован 10.02.2008, бюл. №4.
3. Патент Российской Федерации на изобретение №2446322, (2006.01) В15В 15/06, (2006.01) F16H 19/04, опубликован 27.03.2012, бюл. №9.