Пульсационный насосный агрегат

 

Использование: в горном деле при проведении геологоразведочных работ для промывки буровых скважин с использованием подземных вод, в условиях поглощения промывочной жидкости. Сущность изобретения: пульсационный насосный агрегат содержит корпус 1 с верхним 2 и нижним 6

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК

1724934 А1 (19) (11) (5!)5 F 04 В 47/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

28

32

25

22

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4793642/29 (22) 19.02.90 (46) 07.04.92. Бюл. hL 13 (71) Донецкий политехнический институт (72) B. А. Русанов, И. В. Равилов, Н. Т. Филимоненко, А. А. Коракозов и О. А. Ерофеев (53) 621.651(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 987173, кл. F 04 В 47/00, 1981. (54) ПУЛЬСАЦИОННЫЙ НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ (57) Использование: в горном деле при проведении геологоразведочных работ для промывки буровых скважин с использованием подземных вод, в условиях поглощения промывочной жидкости. Сущность изобретения; пульсационный насосный агрегат содержит корпус 1 с верхним 2 и нижним 6

18

17

31

2Ц

15 .9 за

1724934 переходниками, а также впускной клапан

18, верхний 24 и подпружиненный нижний

25 поршни, снабженные осевыми каналами и седлами для взаимодействия с поплавковым клапаном 30, Последний установлен с возможностью осевого перемещения относительно тяги 26, связанной с нижним поршнем 25. Верхний 24 и нижний 25 поршни размещены в подпружиненном снизу цилиндре 13, выполненном с возможноИзобретение относится к насосостроению, касается пульсационных насосных агрегатов и может быть использовано на геологоразведочных работах для промывки буровых скважин с использованием подземных вод в условиях поглощения промыв оч но Й )KMQKocTN.

Известен пульсационный насосный агрегат, содержащий погружное распределительное устройство двигателя с впускным и выпускным клапанами, приводимыми в действие затвором, имеющим спусковой золотник, взаимодействующий посредством тяги с подпружиненным поршнем и поплавкоBblM клапаном.

Недостатком данного насоса является низкая эффективность работы из-за неравномерности подачи промывочной жидкости на забой. Промывка забоя осуществляется только в течение одной половины цикла работы ПНА, В течение второй половины цикла, при заполнении корпуса ПНА промывочной жидкостью, бурение производится без промывки. Это увеличивает вероятность прихвата или прижога бурового инструмента.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является пульсационный насосный агрегат, содержащий погружной распределительный механизм двигателя с впускным и выпускным клапанами, спусковым золотником, взаимодействующим посредством тяги с поршнем и поплавковым клапаном, Последний установлен в рабочей полости с возможностью осевого перемещения относительно тяги и расположен над подпружиненным поршнем, который снабжен осевыми каналами.

Рабочая полость снабжена всасывающим и нагнетательным клапанами, Спусковой золотник имеет выточку, в которую западают шариковые фиксаторы, Выпускной и впускной клапаны связаны тягой. B верхней части

45 стью осевого перемещения относительно корпуса 1. Впускной клапан 18 установлен в крышке 14 цилиндра 13 с возможностью контакта с верхним поршнем 24, а корпус 1 в верхней части снабжен боковыми отверстиями 32. Верхняя часть цилиндра 13 с верхним переходником 2, а также нижняя часть цилиндра 13 с нижним переходником 6 выполнены в виде золотниковых распределительных устройств. 2 ил. корпуса расположен патрубок подвода сжатого воздуха.

Устройство работает следующим образом. При подаче сжатого воздуха от компрессора он через канал в.клапан ной коробке поступает к поплавковому клапану, отжимает его от седла и вытесняет и ромы вочную жидкость из рабочей полости насоса на забой скважины. Поплавковый клапан опускается вместе с жидкостью и перекрывает отверстия в поршне. Под воздействием давления сжатого воздуха поршень опускается, сжимая пружину и увлекая вниз спусковой золотник. Последний тянет за собой затвор.

Происходит перестановка клапанов. При этом впускной клапан закрывается и прекращает доступ воздуха в рабочую полость.

Выпускной клапан открывается и соединяет полость насоса с атмосферой. Рабочая полость насоса заполняется жидкостью из скважины за счет гидростатического давления столба жидкости в скважине. После падения давления в полости насоса пружина поршня разжимается и возвращает его в верхнее положение, а поплавковый клапан всплывает вместе с уровнем жидкости, В верхнем своем положении он за счет гидростатического давления перемещает вверх спусковой золотник, который увлекает за собой затвор, переставляющий клапаны, Далее цикл работы повторяется.

Недостатком известного ПНА является низкая эффективность его работы, обусловленная неравномерностью подачи промывочной жидкости в скважину, Цель изобретения — повышение эффективности работы за счет снижения неравномерности подачи промывочной жидкости на забой, С этой целью известный пульсационный насосный агрегат, содержащий корпус с верхним и нижним переводниками, установленные в корпусе золотниковый распределитель с впускным и выпускным клапанами, верхний и подпружиненный

1724934 нижний поршни, жестко связанные тягой и снабженные осевыми каналами и седлами, размещенный на тяге поплавковый клапан, установленный с возможностью осевого перемещения относительно тяги и взаимодействия с седлами поршней, а также всасывающий и нагнетательный клапаны, дополнительно снабжен расположенным концентрично внутри корпуса с возможностью осевого перемещения и подпружиненным относительно его нижнего переводника цилиндром, верхний и подпружиненный нижний поршни размещены вдополнительном цилиндре, последний сверху снабжен уступом и крышкой, впускной клапан установлен в крышке дополнительного цилиндра с возможностью взаимодействия с верхним поршнем, в верхней части корпуса выполнены боковые отверстия, а золотниковый распределитель выполнен в виде верхней и нижней частей дополнительного цилиндра, размещенных с возможностью взаимодействия с соответствующими переводниками корпуса, причем верхний уступ дополнительного цилиндра выполнен с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса.

На фиг. 1 показан агрегат, общий вид в момент вытеснения жидкости из полости цилиндра; на фиг, 2 — то же, в момент вытеснения жидкости из полости между цилиндром и корпусом.

Агрегат состоит из корпуса 1, верхнего переводника 2 с осевым каналом 3, выхлопным каналом 4 и каналом 5, нижнего переводника 6 с всасывающим клапаном 7, нагнетательным клапаном 8, внутренней полостью 9 и системой каналов 10 — 12, В корпусе 1 концентрично установлен дополнительный цилиндр 13 с верхней крышкой

14, уступом 15 и хвостовиком 16. В верхней крышке цилиндра 13 выполнено отверстие

17, в котором установлен впускной клапан

18, уступ снабжен отверстиями 19 и выполнен в верхней части цилиндра 13, Последний поджат пружиной 20 относительно нижнего переводника 6. Хвостовик цилиндра 13 размещен во внутренней полости 9 нижнего переводника 6 и снабжен осевым каналом 21, отверстием 22 и проточкой 23, В верхнем положении цилиндр 13 упирается уступом 15 в верхний переводник 2. В полости цилиндра 13 размещены верхний

24 и нижний 25 поршни, связанные тягой 26.

Нижний поршень 25 опирается на пружину

27, В верхнем поршне 24 выполнены отверстия 28, а в нижнем поршне 25 — отверстия

29. Между верхним 24 и нижним 25 поршнями размещен поплавковый клапан 30, установленный концентрично относительно

55 тяги 26 с возможностью осевого перемещения, В верхней части цилиндра 13, выше поршня 24, выполнено отверстие 31, а в верхней части корпуса 1, ниже уступа 15,— отверстия 32.

Пульсационный насосный агрегат работает следующим образом.

В рабочем положении ПНА устанавливается над колонковой трубой, которая присоединяется к нижнему переводнику 6.

Устройство опускают в скважину на бурильных трубах, присоединяемых к верхнему переводнику 2. В исходном положении поплавковый клапан 30 находится в нижнем положении и перекрывает отверстия 29 в нижнем поршне 25. Впускной клапан 18 открыт. В процессе спуска ПНА полость между корпусом 1 и цилиндром 13 через всасывающий клапан 7, канал .10, проточку 23 и канал 11 заполняется находящейся в скважине жидкостью. При этом воздух из заполняемой полости вытесняется через отверстие 32.

После установки колонкового снаряда на заб6й по бурильным трубам подается сжатый воздух, который по осевому каналу

3 через отверстие 17 в крышке цилиндра 13 поступает в полость цилиндра 13 и оказывает давление на нижний поршень 25, отверстия 29 которого перекрыты поплавковым клапаном 30. Система нижний поршень 25— тяга 26 — верхний поршень 24 — клапан 18 перемещается вниз, сжимая пружину 27, Клапан 18 перекрывает отверстие 17. Сжатый воздух, находящийся в осевом канале 3 верхнего переводника 2, давит на,крышку

14 цилиндра 13. Последний перемещается вниз, сжимая пружину 20, При ходе вниз цилиндра 13 ступ 15 перекрывает отверстия

32 в корпусе 1. Только после этого открывается канал 5, соединяющий осевой канал 3 верхнего переводника 2 и полость между корпусом 1 и цилиндром 13. Отверстие 31 цилиндра 13 сообщается с выхлопным каналом 4 верхнего переводника 2. Перемещение цилиндра 13 происходит до упора хвостовика 16 в нижний переводник 6. При этом полость цилиндра 13 через осевой канал 21 хвостовика 16, отверстие 22, канал 10 и всасывающий клапан 7 сообщается с затрубным пространством. Под действием гидростатического давления столба жидкости, находящейся в скважине, начинается заполнение полости цилиндра 13. Одновременно с этим жидкость, заполняющая полость между корпусом 1 и цилиндром 13, вытесняется под действием давления сжатого воздуха через канал 11, проточку 23, канал 12 и нагнетательный клапан 8 на забой скважины (фиг. 1), 1724934

По мере заполнения цилиндра 13 жидкостью поплавковый клапан 30 поднимается и в верхнем положении перекрывает отверстия 28 в верхнем поршне 24, Под действием архимедовой силы, действующей на поплавковый клапан 30, гидростатического давления столба жидкости на верхний поршень 24 и усилия пружины 27 система нижний поршень 25 — тяга 26 — верхний поршень 24 — клапан 18 перемещается вверх. Клапан 18 открывает отверстие 17.

Давление, действующее на крышку цилиндра 13 сверху и снизу, выравнивается, пружина 20 возвращает цилиндр 13 в верхнее положение. При этом канал 5 и выхлопной канал 4 перекрываются, отверстие 32 корпуса 1 открывается и соединяет полость между корпусом 1 и цилиндром 13 с затрубным пространством. Причем канал 5, по которому сжатый воздух попадает в полость между корпусом 1 и цилиндром 13, перекрывается до того, как откроется отверстие 32, т.е, утечек воздуха не происходит.

Хвостовик 16 цилиндра 13 также перемещается вверх.

Полость между корпусом 1 и цилиндром

13 оказывается соединенной с атмосферой (через отверстия 32) и со всасывающим клапаном 7 через канал 11, проточку 23 и канал

10, а полость цилиндра 13 через осевой канал 21 хвостовика 16, внутреннюю полость нижнего переводника 6 и канал 12 — с нагнетательным клапаном 8 (фиг. 2), Под действием гидростатического давления столба находящейся в скважине жидкости полость между корпусом 1 и цилиндром 13 заполняется, при этом сжатый воздух через отверстие 17 крышки 14 цилиндра 13 и отверстия

28 верхнего поршня 24 вытесняет жидкость из цилиндра 13 на забой скважины, По мере вытеснения жидкости из цилиндра 13 поплавковый клапан 30 опускается вниз и в нижнем своем положении перекрывает отверстия 29 в нижнем поршне 25. После этого цикл работы повторяется.

Применение предлагаемого пульсационного насосного агрегата для местной призабойной промывки геологоразведочных скважин в условиях частичного поглощения промывочной жидкости позволяет повысить эффективность буровых работ путем сниже5 ния неравномерности подачи промывочной жидкости на забой скважины и уменьшения вероятности прихвата или прижога бурового инструмента.

10 Формула изобретения

Пульсационный насосный агрегат, содержащий корпус с верхним и нижним переводниками, установленные в корпусе золотниковый распределитель с впускным и

15 выпускным клапанами, верхний и подпружиненный нижний поршни, жестко связанные тягой и снабженные осевыми каналами и седлами, размещенный на тяге поплавковый клапан, установленный с возможно20 стью осевого перемещения относительно тяги и взаимодействия с седлами поршней, а также всасывающий и нагнетательный клапаны,отл ича ю щийся тем,что, с целью повышения эффективности в экс25 плуатации путем обеспечения непрерывной пульсирующей подачи промывочной жидкости на забой скважины, агрегат дополнительно снабжен расположенным концентрично внутри корпуса с возможностью

30 осевого перемещения и подпружиненным относительно его нижнего переводника цилиндром, верхний и подпружиненный нижний поршни размещены в дополнительном цилиндре,.последний сверху снабжен усту35 пом и крышкой, впускной клапан установлен в крышке дополнительного цилиндра с возможностью взаимодействия с верхним поршнем, в верхней части корпуса выполнены боковые отверстия, а золотниковый рас40 пределитель выполнен в виде верхней и нижней частей дополнительного цилиндра, размещенных с возможностью взаимодействия с соответствующими переводниками корпуса, причем верхний уступ дополни45 тельного цилиндра выполнен с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса.

1724934

8 7 и

2М

21

70.50

Составитель В.Русанов

Техред М.Моргентал Корректор p,öèïëå

Редактор Н.Тупица

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1163 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям.при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5