Пристрій для усунення прихватів при бурінні

Реферат: Пристрій для усунення прихватів при бурінні містить шпиндельну частину з верхнім перевідником, шток, поршень з кільцями і наконечник, ущільнення круглими гумовими кільцями, корпусну частину з шліцьовим перевідником, циліндром і нижній перевідник та розривну ланку. Ущільнення рухомого з'єднання виконано шевронними фторопластовими і гумовими манжетами, встановленими попарно між собою і з пружним елементом, причому манжети виконанні з кутом 80°±30', а натискне кільце з кутом 90°±30'. UA 89416 U (12) UA 89416 U UA 89416 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі буріння нафтових і газових свердловин, а саме до пристроїв для ліквідації прихватів колони бурових труб при бурінні. Відомий гідравлічний ударний механізм, який складається з циліндра з двома камерами різного діаметру, в якому розміщений шток з поршнем і бойком. Вся система герметизована і заповнена маслом. Для роботи пристрою від'єднують вільну частину колони від прихопленої. Потім на бурових трубах спускають механізм і з'єднують з прихопленою частиною. Відтак натягують бурильну колону з розрахованим зусиллям. Спочатку швидкість шпинделя з поршнем буде невеликою, але через 213 мм шляху поршень потрапляє в циліндр з поздовжніми пазами, де площа перетоку для проходження масла збільшується у 200 разів. Масло вільно перетікає вниз, а шпиндель з стиснутими трубами миттєво переміщується вверх і бойком вдаряє по нижньому торці шліцьового перевідника. Цей удар передається через корпус циліндра і перевідник на прихоплену частину бурових труб. Для здійснення ударів направлених вниз пристрій необхідно розібрати і циліндр разом з поршнем повернути на 180° і знову зібрати. Недоліками конструкції є ненадійне ущільнення рухомих елементів і необхідність розбирання і переналагоджування пристрою для здійснення ударів направлених вниз, а також можливість самовідгвинчування складових частин від вібрацій, що може призвести до аварії. [Пустовойтенко И.П. Предупреждение и ликвидация аварий в бурении. -М.: Недра, 1988, с. 229230]. Найбільш близьким аналогом до корисної моделі, що заявляється є ударник гідравлічний типу ГУМ, який містить шпиндель, корпусну частину і розривну ланку. При монтажі корпус з'єднують з прихваченим інструментом, а шпиндель через обважнені бурові труби ОБТ з буровими трубами. При ліквідації прихвату шпиндельна частина обмежено переміщається відносно корпусної в осьовому напрямі. Шліци дозволяють передати крутний момент для з'єднання з інструментом. В шпиндельну частину входить верхній перевідник, шпиндель і шток з закріпленим на ньому поршнем. Поршень закріплений на штоку гайкою. Корпусна частина містить шліцьовий перевідник, корпус, опору штока, циліндр, нижній перевідник і захисний перевідник. В опорі штока і нижньому перевіднику розміщені ущільнення круглими гумовими кільцями. Порожнина між штоком і циліндром заповнена маслом через отвори з пробками. Внутрішня поверхня циліндра виконана гладкою, а на кінцях виконані спеціальні радіусні канавки для перетікання масла. Розривний елемент містить втулку з тарованим перерізом, опорну втулку і дві скоби. Для нанесення ударів знизу вверх колону бурових труб розтягують з необхідним зусиллям. Натягування труб здійснюється переміщенням поршня вверх по гладкій частині циліндра, внаслідок перетікання масла через малі проміжки в поршневих кільцях. Після проходження поршневим кільцем гладкої частини циліндра, різко падає величина зусилля, яке розтягує труби, внаслідок збільшення площі перерізу для перетікання масла, завдяки пазам. При цьому різко стискаються бурові труби, розганяють ОБТ, які через шпиндель і корпус механізму наносять удар, який передається на прихоплену частину, а сила удару значно підвищується, завдяки інерції маси обважнених труб, встановлених над ударником. Для нанесення ударів зверху вниз, поршень під дією невеликого зусилля колони бурових труб повільно переміщають в верхню частину циліндра, відтак швидко розвантажують колону труб до необхідної величини. При цьому накопичується потенціальна енергія, яка перетворюється в кінетичну енергію удару при досягнення поршнем пазів циліндра і, відповідно, різким переміщенням маси бурильних труб і ОБТ вниз. Недоліками конструкції є ненадійне ущільнення рухомих елементів, внаслідок перекручування круглих гумових кілець і витискання гуми в проміжки, відсутність в з'єднанні гарантованого натягу, що веде до втрати герметичності і їх руйнування, а також ненадійне стопоріння гладких і різьбових поверхонь і суміщення функцій кріплення і ущільнення в нерухомих з'єднаннях. [Э - ГУМД 195.000ТО Механизм гидравлический ударный двухстороннего действия. -М.: ВНИИБТ, 1980]. В основу корисної моделі поставлена задача суттєво підвищити надійність і ресурс роботи пристрою шляхом виконання ущільнення рухомого шевронними фторопластовими і гумовими манжетами, встановленими попарно між собою і з пружним елементом для забезпечення гарантованого натягу, а в нерухомих з'єднаннях стопоріння гладких і різьбових поверхонь трибопластом, а також розділення між собою функцій ущільнення і кріплення. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями. На кресленні показано загальний вигляд пристрою, на виглядах І і II - ущільнення рухомих і нерухомих з'єднань пристрою відповідно. 1 UA 89416 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Пристрій містить шпиндельну частину з верхнім перевідником 1, штоком 2 з бойком 5, поршень 6 з кільцями 10 і наконечник 8 та корпусну частину з шліцьовим перевідником 3, циліндром 4 і нижній перевідник 9. Для ліквідації прихвату корпусну частину з'єднують з прихваченим інструментом, а шпиндельну - з ОБТ, при цьому шпиндельна частина переміщається відносно корпусної. Шліци дозволяють передати крутний момент для з'єднання з інструментом. Пристрій через отвори з пробками 7 заповнюють маслом. З двох сторін циліндра виконані спеціальні радіусні канавки для перетікання масла. Пристрій працює наступним чином. Для нанесення удару знизу вверх колону бурових труб розтягують з розрахунковим зусиллям. Натягування труб здійснюється переміщенням поршня 6 вверх по гладкій частині циліндра 4, внаслідок перетікання масла через малі проміжки в поршневих кільцях. Після проходження поршнем гладкої частини циліндра, різко падає величина зусилля, яке розтягує труби, внаслідок збільшення площі перерізу для перетікання масла, завдяки пазам. При цьому різко стискаються бурові труби і наноситься удар бойком шпиндельної частини по торцю шліцьового перевідника, який передається на прихоплену частину, а сила удару значно підвищується, завдяки інерції маси обважнених труб, встановлених над ударником. Для нанесення ударів зверху вниз поршень 6 під дією невеликого зусилля колони бурових труб повільно переміщають в верхню частину циліндра 4, відтак швидко розвантажують колону труб до необхідної величини. При цьому накопичується потенціальна енергія, яка перетворюється в кінетичну енергію удару при досягненні поршнем пазів циліндра і, відповідно, різким переміщенням маси бурових труб і ОБТ вниз. З опису конструкції пристрою видно, що при його роботі в заповненій маслом порожнині циліндра 4 виникають тиски більші за 40 МПа та вібрації, і які миттєво міняють свої значення, при цьому ущільнення отримують великі навантаження, а різьбові з'єднання самовідгвинчуються, і саме тому, ущільнення є основним фактором успішної роботи пристрою, а для запобігання його само відгвинчування необхідно встановити надійне стопоріння. Ці недоліки усуваються при комбінованих ущільненнях, наприклад гума з фторопластом. Комбіноване ущільнення містить пружну гуму 11, кільця опорні 12, манжети фторопластові 13 і гумові 14 і натискне кільце 15, що показано на вигляді І. Виконання рухомого з'єднання шевронними фторопластовими 13 і гумовими 14 манжетами з пружною гумою 11, які встановлені попарно між собою, а також виконання манжет 13 і 14 з кутом 80°±30', а натискного кільця 15 з кутом 90°±30' дозволить підвищити надійність і довговічність ущільнення, завдяки зменшення втрат на тертя і зменшення кількості теплоти в з'єднанні, а також успішно працювати при температурах від мінус 80 до +250° С [Макаров Г.В. Уплотнительные устройства. -Л.: «Машиностроение», 1973, с. 17]. Крім цього пружна гума 11, забезпечує необхідний гарантований натяг між ущільнюючими елементами і поверхнями тертя, незважаючи на зношення ущільнення, завдяки виконання манжет 13 і 14 з кутом 80°±30', а натискного кільця 15 з кутом 90°±30' і постійному підтисканню ущільнюючих елементів. В нерухомих з'єднаннях при вібраціях проходить самовідгвинчування різьб і для його запобігання всі нерухомі гладкі і різьбові з'єднання ущільнюються трибопластом, наприклад трибопласт - ЗА ТУ 2257-002-04836215-01, який в рідкому стані наноситься на поверхні, і після складання через певний час поверхні надійно стопоряться, що показано на вигляді II. Недоліком суміщення кріплення і ущільнення нерухомих з'єднань, це коли різьба є кріпленням і ущільненням одночасно є те, що на ущільнення діють великі навантаження, що призводить до втрати їх герметичності і руйнування. Розділення функцій кріплення і ущільнення підвищує надійність роботи пристрою і його ресурс. Завдяки виконанню рухомого з'єднання фторопластовими і гумовими манжетами з пружним елементом, стопоріння нерухомих поверхонь трибопластом, і розділення функцій кріплення і ущільнення, суттєво підвищуються надійність та ресурс роботи пристрою. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 1. Пристрій для усунення прихватів при бурінні, який містить шпиндельну частину з верхнім перевідником, шток, поршень з кільцями і наконечник, ущільнення круглими гумовими кільцями, корпусну частину з шліцьовим перевідником, циліндром і нижній перевідник та розривну ланку, який відрізняється тим, що ущільнення рухомого з'єднання виконано шевронними фторопластовими і гумовими манжетами, встановленими попарно між собою і з пружним елементом, причому манжети виконані з кутом 80°±30', а натискне кільце з кутом 90°±30'. 2 UA 89416 U 2. Пристрій для усунення прихватів при бурінні за п. 1, який відрізняється тим, що всі нерухомі гладкі і різьбові з'єднання ущільнені герметиком, наприклад трибопластом. 3. Пристрій для усунення прихватів при бурінні за п. 1, який відрізняється тим, що в нерухомих з'єднаннях функції ущільнення і кріплення розділені між собою. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3