Гидроударник

 

(19) RU (11) (51) 5 Е 21 В 4 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

К ПАТЕНТУ @ЧЕВА м.д

I и .танго

1 Э

4Р

Ю

ЬЭ

ЬЭ

О\ гг г гт гг

44 ЬСг

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5016962/03 (22) 11.12.91 (46) 15.10.93 Бюл. М 37-38 (71) Специальное конструкторское бюро Теотехника" (72) Матвеев ЮА (73) Специальное конструкторское бюро Теотехника" (54) ГИДРОУДАРНИК (57) Использование: бурение скважин на нефть и газ. Сущность изобретения: гидроударник содержит корпус, установленные в корпусе наковальню, подпружиненные боек со штоком и распределительный клапан В корпусе перед распределительным клапаном по ходу потока установлен понизитель расхода в виде втулки, ограниченно подвижной вдоль оси. Подвижная втулка выполнена с воз— можностью непосредственного взаимодействия с торцом хвостовика распределительного клапана

Каждый из взаимодействующих торцов втулки и хвостовика выполнен с кольцевым выступающим поясом 17 и 18 соответственно и ограничивающими его внутри и снаружи коническими поверхностями

19, 20 у втулки и 21, 22 у хвостовика. При взаимодействии между торцами подвижной втулки и хвостовика образованы кольцевые конфузор 23, торце —. вая дросселирующая щель 24 и диффузор 25.

Подвижная втулка выполнена с наружным буртом, опирающимся на ограничительный уступ корпуса l через регулировочную прокладку. 3 ил.

2001226

55

Изобретение относится к буровой техн(1>(>з и касается забойных гидроударных маши 1 длт(бурения скважи)1 на пониженных расходах, >Лз()естен гидроударник, содержащий корпус с цилиндром, расположенные внутри корпуса боек со штоком и подпружиненный на втулке клапан с хвостовиком, )х>>дящ>1м через центральное отверстие

)ул> 1, и снабженный радиальными ребрам>, :.> .10>ценными во внутре>>ней полости

Bl лкп с Bоэможностью»)с(.--IHOf0 переКРЫ т!1>> IL)OÄOËÜÍÛX Пазоа Bf iЛКИ И СОПРЯ

)к . - 1 «> по I! аГ>ужному,>ивf>åòðó с

Х: >;,, С > 1 лап; н B известном ус>р<; )BB играет

) "I6:10HrI >ИТЕ(IЯ Расхо/I>3, Так Как ЖИДКОСТЬ дрогс(н>и(ует через каналы уменьшенного

> ЕЧ>)Н 1Я.

t.iBäoñTBTê0ì известного гидроударни к» я; ляется низкая эффективность устройг.. а в части понижения ра хода, что

v" /С > OBOE . HO ЧЗСТИЧ Н ЫМ f1 P PO I P b>Т >ЛЕМ П ) ЗО Г> рi:Üp.">BI при гидроторможении и бь)сгрым ув>:л»че>>иел1 каналов для прохода жидкогти в I!a One рабочего хода.

Наиболее близким из изве-.т>)нх является гидроударник, содержащий ц.1)>индриче:>. Ий коо >уг, BHутри которог0 устзновIlен> I на .(I> альн >, подпружине liiil» ()1(>оси)ельно I кона)ьни боек со LLIIO!.L)ì,;плотнен>>ым в III III",>>дре, над которым размещен подпружиненный распредели) ельный клапан с хвостовиком и запорны>л элементом, периодически взаимодействующий со штоком бойка, понизитель расхода промывочной жидкости с ограниченно подвижным вдоль оси рабочим элементом.

В этом гидроударнике конструкция понизителя расхода сложна, так как предусматривает размещение в переходнике цилиндра, системы обводных каналов и выполнение специального канала гидравлической связи с эатрубным пространством, Кроме того, известный гидроударник обладает низкой надежностью при работе на абразивных рабочих жидкостях, так как подвижный рабочий элемент понизителя расхода изнашивается в первую очередь по диал1етру хвостовика, что приводит к неконтролируемым утечкам рабочей жидкости в момент рабочего хода, а это снижает эффективность работы и силу гидравлического удара, В известном гидроударнике отсутствует воэможность изменения степени снижения расхода, что уменьшает эффективность применения понизителя в гидро уда рн и ке.

Цель изобретения — повышение надежности гидроударника за счет исключения

25 3/

40 конструктивно сложных элементов, применяющихся в понизителе расхода, и повышение эффективности гидроударника путем регулирования снижения расхода переменным дросселем.

Цель достигается тем, что в гидроударнике, содержащем цилиндрический корпус, внутри K010polo установлены наковальня, подпруж;н>енный относи>ельно наковальни боек со штоком уплотненным в цилиндре, над котор>лм размещен подпружиненный распределительный клапан с хвостовиком и зат>орным элементом, периодически взаимодг:йствуюгций со штоком бойка, понизитель расхода г)рол1ыво llfol1 жидкости с гира ll" BHHî подвижным вг>пль оси рабочим

ЗЛЕМЕIiiOМ, ПОСЛЕДНИЙ ВЬ>ПОЛН>.н В ВИДЕ втулки: це>>тральным отперсть1етл, установле,>>гой <е>>осредственно над хвостовиком

Р;.>: I> f) .Д(., > И ГГ) > Ь>>ОГО Vi) B ÏB H8 С ВОЗМОЖНО«) >Ä>»::.эгимодействия с ei о торцом, п ри этом

K:) кд >1 з >)эа(1(1одейст()у>ощих торцов хвостпг:. ":>;,ë ",", втулки ()ыполнен с I:oëüöåBûì выг.: у(1;-I!>).I,II>1 IIOR(:I:Of I и ограничивающими

Bfo с,>;>ружи коничегкими поверхностями, образу>ощи>;1и между взаимодействующими тор>(>6111 > ол,l(BBbl(конфузор, торцевую дро„(,(.)ièðó>OùóIO щель и диффузор. (nfnасн0 изобретению допускается вы(1(), 1> II. I>l1 ". ) > у/Iки I IП>ll10ит(,ля p ->схода с буp т )м, опира )>ци>лся II>1 уступ корпуса, HB

>(OT0P0f>I УС>аНОВЛЕНа РЕI Ó IL!POBÎ>IIIBR ПРОкладка.

Такое выполнение позволяет обеспечить дросселирование жидкости между взаимодействующими торцал1и хвостовика распределительного клапана и подвижной в улки понизителя расхода B момент сВо бодного и обратного ходов бойка с понижением расхода и с одновременным регулированием степени дросселирования и, следо()(>тельно, степени понижения расхода. Этому с1)особствует установка регулироВо )HoI и, )Окладки, Понизитель расхода конструктивно представляет одну деталь — подвижную втулку, что упрощает е)о конструкцию и повышает надежность.

Нл фиг. 1 изображен .предложенный гидроударник в момент удара; на фиг. 2— узел I на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез А-А на фиг.

Гидроударник содержит цилиндрическии корпус 1, соединенный с цилиндром 2.

В корпусе 1 установлены наковальня 3, боек

4 со штоком 5, подпружиненный пружиной

6 относительно наковальни 3. Шток 5 уплотHPH B цилиндре 2, В корпусе 1 над бойком 4 ус(ановлен (fopïðóæèHBHLILIé пружиной 7 распределительный клапан 8 с хвостовиком

2001226

20

30

45

9 и запорным элементом 10, периодически взаимодействующим с бойком 4. В корпусе

1 перед распределительным клапаном 8 по ходу потока рабочей жидкости установлен понизитель расхода с ограниченно подвижным вдоль оси рабочим элементом в виде подвижной вдоль ос» втулки 11 с центральным отверстием 12. Подвижная втулка 11 свободно установлена в корпусе 1, сопрягаясь с ним по наружному диаметру, и перемещается между ограничительными уступами 13 и 14 в корпусе, опираясь буртом

15 на уступ 14 через регулировочную прокладку 16. Подвижная втулка 11 выполнена с возможностью непосредственного взаимодействия своим торцом. обращенным к распределительному клапану 8, с торцом хвостовика 9, Каждый из взаимодействующих торцов подвижной втулки 11 и хвостовика 9 распределительного клапана H выполнен с кольцевым выступающим пояском 17 и 18 и ограничивающими его коническими поверхностями 19, 20 и 21, 22. Указанные конические поверхности и выступающие пояски образуют между взаимодействующими торцами (19, 17, 20) подвижной втулки и (21, 18, 22) хвостовика 9 конфузор 23, торцевую дросселирующую щель 24 и кольцевой диффузор 25. Запорный элемент 10 выполнен в виде насадки, размещен«ой на хвостовике

9 распределительного клапана 8 и образующей вместе с ним единый рабочий орган, подпружиненный пружиной 7 относительно опорной втулки 26, Опорная втулка 26 опирается на цилиндр 2 корпуса, а пружина 7 распределительного клапана 8 установлена в полости 27 распределительного клапана между торцами хвостовика 9 и опорной втулки 26. Опорная втулка 26 выполнена с радиальными окнами 28, взаимодейству>ощими с ребрами 29 запорного элел<ента 10 клапана 8. Корпус 1 в нижней части имеет шлицевой разьем 30, а в верхний — переходник 31.

Гидроударник работает следующим образом.

Перед началом работы, когда гидроударник поднят над забоем скважины при раскрытом шлицевом разьеме 30 рабочая жидкость поступает на забой скважины через колонну бурильных;руб (не показана), верхний переходни 31, центральное отверстие 12 и подвижную втулку 11.

Перед началом работы подвижная втулка 11 опирается своим буртом,5 на ограничительный уступ 14, а распределительный клапан 8 прижат торцом к под>:,<жной втулке

11 с помов>ью пружины 7, ofцая щель

24 перекрыта, т.е. имеет место контакт между выступающими поясками 17 и 18. Рабочая жидкость, проходящая через отверстие

12 подвижной втулки 11, воздействует на центральную часть распределительного клапана 8, отжимая его вниз и раскрывая дросселирующую щель 24, При постуг>лении рабочей жидкости в диффузпр 25 и пайпс iii i давления распределительный клапан 8 приво;„<имается и дросселирующая щель 24 перекрывается. Таким образом, рабочая жидкость, поступающая в полость 27 клапана 8 и далее через окна 28 в центральный канал 32, основное гидравлическое сопротивление встречает в дросселиру>ощей щели 24, которая ограничивает расход жидкости, Распределительный клапан 8, совершая осциллирующее движение, периодически прикрь<вает >цель 24.

При постано><><е гилг н« < ° <<ка на забой и сл<ыкании шлицевого разьеMà 30 боек

4 со штоком 5 поднимается до контакта с торцом запорно>о элемента 10 распределительного клапана 8. При этом в полости 27 распределительного клапана 8 создается гидравлический удар и клапан устремляется к наковальне 3 сг<вместно с бойком 4. сжимая пружины 6 и 7. Подвижная втулка 11 понизителя расхода при резком увеличении дав<ения в полости 27 клапана 8 поднимается. После оста«овки распределительного клапана 8, обусловленной постановкой рс бер 29 запорного элемента, проходящих через окна 28, на цилиндр 2, боек проходит по инерции некоторый путь (свободный путь) и наносит удар по наковальне 3, соединенной с долотом (не показано), В верхнее положение под действием сжатых пружин 6 и 7 боек

4 и клапан 8 возвраща>отся раздельно. Распределительный клапан 8 при возврате в верхнее положение пружиной 7 до контакта с торцом (19, 17, 20) подвижной втулки 11 в дальнейшем под давлением рабочей жидкости, действующей на центральную <асть, отжимается вниз, образуя дросселиру>ощую щел> 24. Дросселирующая щель 24 снижает расход жидкости в процессе обратного хода бойка 4, при этом конфузор 23 формирует поток жидкости перед поступлением в дросселирующую щель 24, а диффузор 25 преоб разует скоростной поток в давление. Пп длине диффузор 25 больше конфузора 23, Б момент встречи запорного элемента

10 распределительного клапана 8 с бойком

4 реализация кинетической энергии бойка 4 приводит к кратковременному обратному потоку рабочей жидкости через полость 27 распределительного клапана 8 в колонну бурильных труб, при этом подвижная и- лка

11 поднимается в верхнее поло к"ни.- .<а

2001226 величину хода до упора в верхний ограничительный упор 13. При рабочем ходе, начинающемся после полного гидроторможения, распределительный клапан 8 совместно с бойком 4 и штоком 5 под воздействием дав- 5 ления на площадь цилиндра 2 диаметром Д разгоняется вниз, совершая рабочий ход.

При этом рабочая жидкость устремляется в первоначальном направлении, т.е, через колонну бурильных труб, центральное отвер- 10 стие l2 втулки 11 в рабочую полость 27.

Втулка 11 устанавливается на ограничителы ый упор 14.

Таким образом с помощью подвижной втулки 11, взаимодействующей с торцом 15 распределительного клапана 8, осуществляется снижение расхода рабочей жидкости при свободном и обратном ходах бойка. Наличие регулировочной прокладки 16 и предварительного Ilоджатия пружины 7 20 распределительного клапана позволяет ре25 выполнен в виде втулки с центральным отверстием, установленной непосредственно над хвостовиком распределительного клапана с возможностью взаимодействия с его торцом, при этом каждый из взаимо30 действующих торцов хвостовика и втулки выполнен с кольцевым выступающим пояском и ограничивающими его внутри и снаружи коническими поверхностями, образующими между взаимодействующими

35 торцами кольцевые конфузор, торцевую дросселирующую щель и диффузор.

Составитель Ю. Матвеев

Техред М.Моргентал Корректор М.Самборская

Редактор Л. Волкова

Заказ 3118

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

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

Формула изобретения гид оудюник, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого установлены наковальня, подпружиненный относительно наковальни боек со штоком, уплотненным в цилиндре, над которым размещен подпружиненный распределительный клапан с хвостовиком и запорным элементом, периодически взаимодействующий со штокои бойка, понизитель расхода промывочной жидкости с ограниченно подвижным вдоль оси рабочим элементом, отличающийся тем, что рабочий элемент пониэителя расхода промывочной жидкости гулировать величину расстояния между торцом (19, 17, 20) подвижной втулки и ответным торцом (21, 18, 22) хвостовика распределительного клапана 8, а следовательно, величину дросселирующей щели 24 и силу прижатия подвижной втулки к клапану. Это расширяет воэможности использования гидроударника и позволяет выбрать наиболее оптимальный и надежный режим работы.

Эффективность гидроударника подтверждена стендовыми исследованиями, в процессе которых получено увеличение забойной мощности, (56) Авторское свидетельство СССР

% 1502789, кл. Е 21 В 4/14, 1986.

Граф Л.Э, и Коган Д.И. Гидроударные машины и инструмент, М.: Недра, 1972, с.

64-65,