RU104617U1

RU104617U1 - HYDRAULIC AMPLIFIER

Info

Publication number: RU104617U1
Application number: RU2010153022/03U
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Ищенко; Сергей Владимирович Любименко; Александр Александрович Соломаткин; Владимир Владимирович Клопов
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Вниибт-Буровой Инструмент"
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2011-05-20

Abstract

Усилитель гидравлический, включающий корпус, шток, размещенный в корпусе с возможностью совместного вращения и осевого перемещения посредством шлицевого соединения, поршневой узел, размещенный в корпусе и установленный на штоке, герметичную камеру, образованную между корпусом и штоком и заполненную рабочей жидкостью, отличающийся тем, что в качестве рабочей жидкости использован силикон, шлицевое соединение расположено в герметичной камере с рабочей жидкостью, корпус снабжен резиновыми амортизаторами и высокогерметичными комбинированными уплотнениями, между поршневым узлом и торцом штока размещены регулировочные кольца. Hydraulic amplifier, comprising a housing, a rod placed in the housing with the possibility of joint rotation and axial movement by means of a spline connection, a piston assembly located in the housing and mounted on the rod, an airtight chamber formed between the housing and the stem and filled with a working fluid, characterized in that silicone is used as the working fluid, the spline connection is located in a sealed chamber with the working fluid, the housing is equipped with rubber shock absorbers and highly leakproof combinations nnym seals between the piston assembly and the end of the rod has the adjusting ring.

Description

Полезная модель относится к буровой технике, а именно, к усилительным устройствам для гидравлических ударных механизмов, предназначенным для повышения эффективности их работы при ликвидации аварий в строящихся или ремонтируемых скважинах, связанных с прихватом бурильных и обсадных колонн, калибраторов, долот и другого инструмента.The utility model relates to drilling equipment, namely, to amplifying devices for hydraulic percussion mechanisms, designed to increase the efficiency of their work during the liquidation of accidents in wells under construction or under repair, associated with the sticking of drill and casing strings, calibrators, chisels and other tools.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является усилительное устройство, включающее корпус, шток, размещенный в корпусе с возможностью совместного вращения и осевого перемещения, верхний и нижний поршневые узлы, размещенные в корпусе и установленные на штоке, герметичные масляные камеры, образованные проточками, выполненными в корпусе и штоке, верхним и нижним поршневыми узлами, при этом верхний и нижний поршневые узлы установлены на штоке с возможностью ограниченного осевого перемещения, причем ход каждого из поршневых узлов относительно штока равен ходу каждого из поршневых узлов относительно корпуса (патент РФ №2164584, МПК Е21В 31/113, публ. 27.03.2001 г.).The closest set of essential features is an amplifying device, comprising a housing, a rod placed in the housing with the possibility of joint rotation and axial movement, upper and lower piston assemblies located in the housing and installed on the rod, sealed oil chambers formed by grooves made in the housing and the rod, the upper and lower piston units, while the upper and lower piston units are mounted on the rod with limited axial movement, and the stroke of each of the piston s nodes move relative to the rod is equal to each of the piston assemblies relative to the housing (RF patent №2164584, IPC E 21 B 31/113, publ. 27.03.2001 g).

Недостатком известного усилительного устройства является то, что шлицевое соединение корпуса и штока не защищено от воздействия внешней абразивной среды и от быстрого износа шлицев при трении в процессе эксплуатации изделия. В результате этого понижается срок службы данной конструкции. По причине быстрого износа шлицев, подвергающихся коррозии, известное устройство не имеет возможности постоянно находиться в составе компоновки бурильной колонны, а спускается в скважину совместно с гидравлическим ударным механизмом только при бурении прихватоопасного интервала, что связано с дополнительными трудоемкими операциями подъема и спуска бурильной колонны.A disadvantage of the known amplification device is that the spline connection of the housing and the rod is not protected from the effects of an external abrasive medium and from the rapid wear of the splines during friction during operation of the product. As a result, the service life of this design is reduced. Due to the rapid wear of the slots exposed to corrosion, the known device is not able to constantly be part of the layout of the drill string, but is lowered into the well together with a hydraulic percussion mechanism only when drilling at the tight-hole interval, which is associated with additional laborious operations of raising and lowering the drill string.

Другим недостатком известной конструкции является то, что при износе манжет поршневых узлов, приводящем к нарушению герметичности поршневых полостей и снижению эффективности работы механизма в целом, необходима полная замена поршневых узлов. Это говорит о небольшом сроке службы усилительного устройства.Another disadvantage of the known design is that with the wear of the piston cuffs, leading to a violation of the tightness of the piston cavities and reduce the efficiency of the mechanism as a whole, a complete replacement of the piston assemblies is necessary. This indicates a short service life of the amplifier device.

Задача заключается в повышении надежности работы и увеличении срока службы усилителя гидравлического.The task is to increase reliability and increase the life of the hydraulic amplifier.

Технический результат достигается за счет того, что в усилителе гидравлическом, включающем корпус, шток, размещенный в корпусе с возможностью совместного вращения и осевого перемещения посредством шлицевого соединения, поршневой узел, размещенный в корпусе и установленный на штоке, герметичную камеру, образованную между корпусом и штоком и заполненную рабочей жидкостью, согласно полезной модели, в качестве рабочей жидкости использован силикон, шлицевое соединение расположено в герметичной камере с рабочей жидкостью, корпус снабжен резиновыми амортизаторами и высокогерметичными комбинированными уплотнениями, между поршневым узлом и торцем штока размещены регулировочные кольца.The technical result is achieved due to the fact that in the hydraulic amplifier, including the housing, the rod placed in the housing with the possibility of joint rotation and axial movement by means of a splined connection, the piston assembly located in the housing and mounted on the rod, a sealed chamber formed between the housing and the rod and filled with a working fluid, according to a utility model, silicone is used as the working fluid, the spline connection is located in a sealed chamber with the working fluid, the housing is equipped with Zine shock absorbers and high-tight combined seals between the piston assembly and the end of the rod are placed adjusting rings.

Использование в предлагаемой полезной модели в качестве рабочей жидкости силикона, обладающего демпфирующей и амортизационной способностью, и высоким показателем сжимаемости, повышает надежность предлагаемого устройства усилителя гидравлического.The use of silicone in the proposed utility model as a working fluid, having damping and cushioning ability, and a high compressibility index, increases the reliability of the proposed hydraulic amplifier device.

В отличие от прототипа, в предлагаемой полезной модели шлицевое соединение расположено в герметичной камере с рабочей жидкостью. Это обеспечивает защиту шлицев от износа и от воздействия внешней абразивной среды, так как даже при максимальном ходе штока относительно корпуса рабочая поверхность шлицев на штоке не контактирует с затрубным пространством, контакту подвергается только верхняя часть штока с хорошо защищенной, например, карбидно-вольфрамовой поверхностью, что приводит к увеличению срока службы устройства.Unlike the prototype, in the proposed utility model, the spline connection is located in a sealed chamber with a working fluid. This protects the splines from wear and from the influence of an external abrasive medium, since even with a maximum stroke of the rod relative to the housing, the working surface of the splines on the stem does not come into contact with the annulus, only the upper part of the stem with a well-protected, for example, tungsten carbide surface, is exposed to contact, which leads to an increase in the service life of the device.

Преимуществом предлагаемой полезной модели является то, что устройство имеет возможность постоянно находиться совместно с гидравлическим ударным механизмом в составе компоновки бурильной колонны, что направлено на повышение надежности работы всей конструкции в целом.The advantage of the proposed utility model is that the device has the ability to constantly be in conjunction with a hydraulic percussion mechanism in the composition of the drill string, which is aimed at improving the reliability of the entire structure.

Выполнение предлагаемой полезной модели таким образом, что между поршневым узлом и торцем штока размещены регулировочные кольца, позволяет при износе поршневых манжет не производить полную замену поршневых узлов, а ограничиться установкой регулировочных колец большей толщины, благодаря чему усиливается натяжение поршневых манжет и увеличивается их диаметр, что обеспечивает герметичность поршневой полости. Это увеличивает срок службы данного устройства.The implementation of the proposed utility model in such a way that the adjusting rings are placed between the piston assembly and the rod end allows the piston assemblies not to be completely replaced when the piston cups are worn, but rather to install the adjusting rings of greater thickness, which increases the tension of the piston cups and increases their diameter, which provides tightness of the piston cavity. This increases the life of this unit.

В предлагаемой конструкции, в отличие от прототипа, кроме установки уплотнительных колец для обеспечения герметичности камеры с рабочей жидкостью, корпус снабжен резиновыми амортизаторами и высокогерметичными комбинированными уплотнениями.In the proposed design, in contrast to the prototype, in addition to installing o-rings to ensure the tightness of the chamber with the working fluid, the body is equipped with rubber shock absorbers and high-tight combined seals.

Резиновые амортизаторы, помимо защиты внутренней полости механизма от грязи и глины, предназначены для гашения поперечных колебаний колонны, что повышает надежность устройства.Rubber shock absorbers, in addition to protecting the internal cavity of the mechanism from dirt and clay, are designed to damp the lateral vibrations of the column, which increases the reliability of the device.

Высокогерметичные комбинированные уплотнения, выполненные из двух разрезных медных колец, двух защитных медных колец и установленного между ними резинового кольца, обеспечивают надежную центрацию штока относительно корпуса, соосность движущихся друг относительно друга рабочих деталей и дополнительную герметичность полости камеры с рабочей жидкостью, что повышает надежность работы устройства и увеличивает срок его службы.Highly sealed combined seals made of two split copper rings, two protective copper rings and a rubber ring installed between them provide reliable centering of the rod relative to the body, alignment of working parts moving relative to each other and additional tightness of the chamber cavity with the working fluid, which increases the reliability of the device and increases its service life.

Выполнение предлагаемой полезной модели с вышеуказанными отличительными признаками в совокупности с известными признаками позволяет получить усилитель гидравлический с повышенной надежностью в работе и увеличенным сроком службы.The implementation of the proposed utility model with the above distinguishing features in combination with the known features allows to obtain a hydraulic amplifier with increased reliability in operation and increased service life.

На Фиг.1 показан продольный разрез усилителя гидравлического.Figure 1 shows a longitudinal section of a hydraulic amplifier.

Усилитель гидравлический состоит из корпуса 1, в полости которого размещен шток 2 с возможностью совместного с корпусом 1 вращения и осевого перемещения посредством шлицевого соединения 3, герметичной камеры 4, образованной между корпусом 1 и штоком 2 и заполненной силиконом, например, ПМС-50 или ПМС-100, поршневого узла 5, установленного на штоке 2 в герметичной камере 4.The hydraulic amplifier consists of a housing 1, in the cavity of which a rod 2 is placed with the possibility of rotation and axial movement jointly with the housing 1 by means of a spline connection 3, a sealed chamber 4 formed between the housing 1 and the rod 2 and filled with silicone, for example, ПМС-50 or ПМС -100, of the piston assembly 5 mounted on the stem 2 in the sealed chamber 4.

Корпус 1 выполнен составным из частей 6, 7, 8, 9, 10, соединенных между собой резьбами. Шток 2 выполнен из частей 11, 12, 13, соединенных между собой резьбами.The housing 1 is made integral of parts 6, 7, 8, 9, 10, interconnected by threads. The rod 2 is made of parts 11, 12, 13, interconnected by threads.

Поршневой узел 5 содержит адаптер верхний 14, манжеты поршневые 15 и адаптер нижний 16.The piston assembly 5 includes an upper adapter 14, a piston sleeve 15 and an lower adapter 16.

В корпусе 1 установлены уплотнительные кольца 17, резиновые амортизаторы 18, а также высокогерметичные комбинированные уплотнения А, выполненные в виде комбинации двух разрезных медных колец 19, двух защитных медных колец 20 и установленного между ними резинового кольца 21. Заливка рабочей жидкости осуществляется через отверстия с пробками 22. размещенные в корпусе 1. Наличие воздуха в герметичной камере 4 не допускается.O-rings 17, rubber shock absorbers 18, as well as high-tight combined seals A made in the form of a combination of two split copper rings 19, two protective copper rings 20 and a rubber ring 21 installed between them are installed in the housing 1, the working fluid is filled through the holes with plugs 22. Placed in the housing 1. The presence of air in the sealed chamber 4 is not allowed.

Для обеспечения герметичности полости поршневого узла 5 между ним и торцем 23 части 13 штока 2 установлены регулировочные кольца 24.To ensure the tightness of the cavity of the piston assembly 5 between it and the end face 23 of the part 13 of the rod 2, the adjusting rings 24 are installed.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Усилитель гидравлический верхним концом штока 2 с помощью резьбы соединяется с утяжеленной бурильной трубой (не показана на чертеже), а нижним концом корпуса 1 с помощью резьбы соединяется с гидравлическим ударным механизмом (не показан на чертеже).The hydraulic amplifier with the upper end of the rod 2 is threadedly connected to a drill pipe (not shown in the drawing), and the lower end of the housing 1 is threadedly connected to a hydraulic hammer (not shown).

В случае возникновения прихвата грузоподъемным устройством буровой установки (лебедкой) производят натяжение бурильной колонны.In the event of a sticking by the lifting device of the drilling rig (winch), the drill string is tensioned.

При этом шток 2 перемещается совместно с поршневым узлом 5 относительно корпуса 1, сжимая силикон в герметичной камере 4, в которой возникает давление, пропорциональное усилию растяжения. Вследствие сжатия рабочей жидкости скорость перемещения буровой лебедки значительно выше скорости перемещения штока 2, что позволяет создать вытяжку бурильной колонны, появляется сила упругости растянутой колонны труб. При достижении определенной величины усилия натяжение бурильной колонны прекращают. В это время шток гидравлического ударного механизма под действием силы натяжения усилителя гидравлического и силы упругости растянутой колонны труб начинает рабочий ход вверх. Помимо энергии, накопленной при дросселировании масла в рабочей камере ГУМа и придающей ускорение его штоку, потенциальная энергия силиконовой жидкости, сжатой в герметичной камере 4 усилителя гидравлического, воздействует на поршневой узел 5, сообщая корпусу 1 и соединенному с ним штоку гидравлического ударного механизма дополнительное ускорение. Энергия ударного воздействия в направлении снизу вверх получается большей при использовании ГУМа с усилителем гидравлическим.When this rod 2 moves together with the piston assembly 5 relative to the housing 1, compressing the silicone in a sealed chamber 4, in which there is a pressure proportional to the tensile force. Due to the compression of the working fluid, the speed of movement of the drawworks is much higher than the speed of movement of the rod 2, which allows you to create an extract of the drill string, the elastic force of the extended pipe string appears. When a certain force is reached, the drill string tension is stopped. At this time, the stem of the hydraulic impact mechanism under the action of the tensile force of the hydraulic booster and the elastic force of the extended pipe string begins to move up. In addition to the energy accumulated during throttling of oil in the GUM working chamber and imparting acceleration to its stem, the potential energy of the silicone fluid compressed in the sealed chamber 4 of the hydraulic amplifier acts on the piston assembly 5, giving the housing 1 and the rod of the hydraulic impact mechanism additional acceleration. The energy of impact in the direction from the bottom up is greater when using a GUM with a hydraulic amplifier.

Таким образом, применение предлагаемого усилителя гидравлического с повышенной надежностью работы и увеличенным сроком службы совместно с гидравлическим ударным механизмом в составе компоновки бурильной колонны повышает надежность всей конструкции в целом при ликвидации прихвата.Thus, the use of the proposed hydraulic amplifier with increased reliability and increased service life in conjunction with a hydraulic hammer mechanism in the composition of the drill string increases the reliability of the entire structure as a whole when eliminating sticking.

Claims

Hydraulic amplifier, comprising a housing, a rod placed in the housing with the possibility of joint rotation and axial movement by means of a spline connection, a piston assembly located in the housing and mounted on the rod, an airtight chamber formed between the housing and the stem and filled with a working fluid, characterized in that silicone is used as the working fluid, the spline connection is located in a sealed chamber with the working fluid, the housing is equipped with rubber shock absorbers and highly leakproof combinations nnym seals between the piston assembly and the end of the rod has the adjusting ring.