Гідравлічний ударний механізм

Гідравлічний ударний механізм, що містить пустотілий корпус з ковадлом, телескопічно встановлений в корпусі шток, який утворює з стінками корпуса заповнену маслом гідрокамеру, та зв'язаний зі штоком бойок і поршень з поршневими кільцями, який відрізняється тим, що в поршні виконані отвори, які з'єднують верхню частину гідрокамери з міжкільцевими порожнинами, а у верхній частині отворів розміщені клапани Винахід відноситься до буріння свердловин, а власне до засобів для ліквідації прихватів бурильної колони Відомий пристрій ударної дії - яс для ліквідації прихватів бурильної колони, який містить корпус з осьовим промивальним каналом і ковадлом, телескопічно встановлений в корпусі шток з бойком, вузол фіксації штока, підпружинений диференціальний клапан (а с СРСР № 1529896, кп Е 21 В 31/113, 1989) При певному зусиллі (500 - 700кН) проходить розчеплення штока з його вузлом фіксації Шток відкриває диференціальний клапан і розчин поступає в труби, диференціальний клапан пересувається вверх, гідростатичний тиск понижується і здійснюється потужний осьовий удар бойком штока по корпусу механізму, який зв'язаний з прихваченими трубами Недоліком вказаного пристрою є те, що його механізм працює безпосередньо в середовищі промивальної рідини, яка, як правило, не є досконало очищеною від сторонніх абразивних частинок В результаті, такі вузли, як поршнева пара та диференціальний клапан можуть вийти з ладу і пристрій перестане виконувати свої функції Відомий також гідравлічний ударний механізм, що складається з пустотілого корпусу з ковадлом і штока, що утворюють гідравлічну камеру, яка заповнена маслом, а також закріпленого на штоку бойка та поршня з поршневими кільцями (Пустовойтенко Н П , Предупреждение и ликвидация аварий в бурении М , Недра, 1988) При певному натягу бурильної колони, яка звязана зі штоком, масло з надпоршневої порожнини через поршневі кільця перетікає в підпоршневу порожнину і поршень рухається вверх В момент проходження ділянки циліндра із значним збільшенням діаметру швидкість поршня різко зростає і шток своїм бойком вдаряється по ковадлу, який зв'язаний з корпусом механізму і прихваченими бурильними трубами Описаний механізм має суттєвий недолік, який пов'язаний з тим, що його робота залежить від в'язкості масла в гідрокамері Так, на великих глибинах, де температура промивальної рідини висока, масло в гідрокамері механізму також почне нагріватися, а його в'язкість понижуватиметься В результаті поршень з штоком будуть рухатися з більшою швидкістю, а "затримка в часі" до розрядження механізму буде недостатньою для забезпечення натягу бурильної колони з необхідним зусиллям, достатнім для нанесення удару з максимальною силою В основу винаходу поставлена задача створення гідравлічного ударного механізму з можливістю регулювання швидкості руху поршня для забезпечення, в кінцевому результаті, необхідної сили удару Поставлена задача вирішується за рахунок виконання в поршнях отворів, які через клапани з'єднують верхню частину гідрокамери з міжкільцевими порожнинами Причинно-наслідковий зв'язок між суттєвими ознаками і вказаним в задачі технічним результатом полягає в наступному СО го Ю 53131 Для забезпечення необхідної сили удару гідравлічного ударного механізму, необхідно мати певної тривалості "затримку в часі" між початком створення розтягуючого навантаження і моментом розрядження механізму "Затримка в часі" потрібна для забезпечення необхідної сили натягу бурильної колони, яке створюється переміщенням бурильної колони вверх Величина переміщення бурильної колони, в свою чергу, залежить від глибини, на якій виникла аварія, а також від характеристики аварійної компоновки 3 другої сторони, швидкість руху поршня, яка визначає, власне, величину проміжку часу між початком створення навантаження і моментом, коли шток разом з поршнем починає рухатись в розширеній частині гідрокамери, залежить від в'язкості масла При значних глибинах свердловин і високих температурах середовища в'язкість масла понижується, швидкість руху поршня збільшується, а тривалості "затримки в часі" до спрацювання механізму не вистачає, щоб досягти необхідної сили натягу бурильної колони В результаті сила удару в механізмі часто стає недостатньою для ліквідації прихватів бурильної колони В той же час, необ ґрунтова не збільшення тривалості "затримки в часі" веде до збільшення часу зарядження механізму, в результаті цього зростає час ліквідації аварії в цілому Виконання поршня з отворами, які через клапани з'єднують верхню частину гідрокамери з міжкільцевими порожнинами, дає можливість пропускати масло в різну КІЛЬКІСТЬ міжкільцевих порожнин і, тим самим, змінювати КІЛЬКІСТЬ поршневих кілець, які беруть участь в роботі при русі поршня вверх КІЛЬКІСТЮ робочих поршневих кілець можна, в свою чергу, регулювати швидкість руху поршня, компенсуючи вплив других факторів, зокрема зміну в'язкості масла, і в такий спосіб досягти мінімально допустимої тривалості "затримки в часі" до розрядження механізму, яка, в свою чергу, дозволить реалізувати максимальну силу удару На фіг 1 показано схему гідравлічного ударного механізму, на фіг 2 - поздовжній розріз поршня механізму, на фіг 3 - поперечний розріз поршня Пристрій складається з пустотілого корпуса 1 з ковадлом 2 та телескопічно встановленого в корпусі 1 штока 3, який утворює з стінками корпуса 1 гідрокамеру 4 На штоку 3 з допомогою різьбового з'єднання закріплений бойок 5 та встановлений поршень 6, який зафіксований перехідником 7 На поршні встановлені поршневі кільця 8 та виконані отвори 9, а в верхній частині отворів 9 розміщені клапани 10 Принцип роботи гідравлічного ударного механізму полягає в наступному Механізм спускають в свердловину 3 допомогою шліцьового з'єднання 11 і різьби 12 з'єднують з прихваченою бурильною колоною В даному випадку клапан 10 відкритий (режим роботи клапанів задається при складанні механізму), отвір 9 з'єднує верхню частину гідрокамери 4 з міжкільцевою порожниною 13 Далі починають піднімати бурильну колону, яка з'єднана з штоком 3, і поршень 6 починає рухатися вверх з швидкістю, яка залежить від в'язкості масла, швидкості перетоку його через поршневі кільця 14, 15, 16 і 17, а також від механічної швидкості руху самої бурильної колони В результаті через певний час, який достатній для створення необхідного натягу бурильної колони, поршень досягне розширеної ділянки гідрокамери, а масло дістане можливість вільного перетоку з надпоршневої ділянки гідрокамери в під поршневу В цей момент поршень 6 з наростаючою швидкістю починає рухатись вверх і бойок 5 наносить удар по ковадлу 2 Для зарядження механізму необхідно перемістити бурильну колону вниз, масло з підпоршневої ділянки гідрокамери перетікатиме в надпоршневу, доки поршень 6 разом зі штоком 3 не досягне крайнього нижнього положення Таким чином, завдяки виконанню в поршнях отворів, які через клапани з'єднують верхню частину гідрокамери з міжкільцевими порожнинами, забезпечується зміна КІЛЬКОСТІ поршневих кілець, що беруть участь в роботі при розрядженні механізму КІЛЬКІСТЮ робочих поршневих кілець регулюється швидкість руху поршня, яка забезпечує можливість натягу бурильної колони з необхідним зусиллям, достатнім для нанесення удару з максимальною силою 53131 іг.1 г.2 53131 JhJL Фіг.З ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24