RU164725U1

RU164725U1 - YAS HYDROMECHANICAL BILATERAL ACTION

Info

Publication number: RU164725U1
Application number: RU2015146066/03U
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Оборин; Николай Юрьевич Мялицин
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Вниибт-Буровой Инструмент"
Priority date: 2015-10-26
Filing date: 2015-10-26
Publication date: 2016-09-10

Abstract

1. Яс гидромеханический двустороннего действия, состоящий из трубчатого корпуса и полого шпинделя, между которыми находится рабочая жидкость - масло, соединенных между собой подвижными шлицами, которые заполнены рабочей жидкостью - маслом, ударников, поршней, связанных со шпинделем резьбовыми соединениями, уплотнений подвижных и неподвижных соединений, клапанов, подпружиненного механизма защелки, отличающийся тем, что клапаны ограничивают течение рабочей жидкости - масла в единственной гидравлической камере, образованной полым шпинделем, трубчатым корпусом и двумя поршнями, подпружиненный механизм защелки размещен в полости, образованной трубчатым корпусом и полым шпинделем, ограниченной третьим поршнем, закрепленным на конце полого шпинделя и вторым поршнем гидравлической камеры с возможностью блокировки продольного хода полого шпинделя относительно трубчатого корпуса в одном направлении, при этом второй ударник расположен снаружи трубчатого корпуса, а первый ударник - внутри корпуса, около торца на трубчатом корпусе выполнены отверстия.2. Яс гидромеханический двустороннего действия по п. 1, отличающийся тем, что в гидравлической камере установлена дополнительная втулка.1. Double-acting hydromechanical jar, consisting of a tubular body and a hollow spindle, between which there is a working fluid - oil, interconnected by movable splines, which are filled with a working fluid - oil, impactors, pistons, threaded joints connected to the spindle, movable and stationary seals connections, valves, spring-loaded latch mechanism, characterized in that the valves restrict the flow of working fluid - oil in a single hydraulic chamber formed by a hollow spindle with a tubular housing and two pistons, the spring-loaded latch mechanism is placed in the cavity formed by the tubular housing and the hollow spindle bounded by a third piston fixed to the end of the hollow spindle and the second piston of the hydraulic chamber with the possibility of blocking the longitudinal stroke of the hollow spindle relative to the tubular body in one direction, the second hammer is located outside the tubular body, and the first hammer is inside the housing, holes are made near the end of the tubular body. 2. Double-acting hydromechanical jar according to claim 1, characterized in that an additional sleeve is installed in the hydraulic chamber.

Description

Полезная модель относится к буровой технике, а именно, к устройствам для создания ударных нагрузок, направленных либо вверх, либо вниз, либо в ту и другую сторону, с целью освобождения прихваченной части бурильной и обсадной колонн, забойного двигателя, пакера и другого инструмента в нефтяной или газовой скважине.The utility model relates to drilling equipment, namely, to devices for creating shock loads directed either up or down, or in either direction, in order to release the stuck part of the drill and casing, downhole motor, packer and other tools in oil or gas well.

Известен яс гидромеханический двустороннего действия (Патент RU №2544352, МПК Е21В 31/113, публ. 10.02.2015 г.), выбранный за прототип, состоящий из трубчатого корпуса и полого шпинделя, соединенных между собой подвижными шлицами, связанных между собой резьбовыми соединениями, заполненных рабочей жидкостью-маслом, поршней, ударников, размещенных внутри трубчатого корпуса, уплотнений подвижных и неподвижных соединений, гильзы, упорной втулки, клапанов, ограничивающих течение рабочей жидкости в гидравлических камерах в одном направлении, подпружиненного механизма защелки.Known hydromechanical double-acting jar (Patent RU No. 2544352, IPC ЕВВ 31/113, publ. 02/10/2015), selected for the prototype, consisting of a tubular body and a hollow spindle, interconnected by movable splines, interconnected by threaded joints, filled with a working fluid-oil, pistons, impactors located inside the tubular body, seals of movable and fixed joints, a sleeve, a thrust sleeve, valves restricting the flow of working fluid in the hydraulic chambers in one direction, spring-loaded th latch.

Недостатком известной конструкции является недостаточная надежность и технологичность уплотнений при сборке трубчатого корпуса, состоящего из двух гидравлических камер и подвижных шлицев. Возможны повреждения уплотнительных элементов за счет выхода уплотнений из канавок при установке сборке трубчатого корпуса с полым шпинделем.A disadvantage of the known design is the lack of reliability and manufacturability of seals when assembling a tubular body consisting of two hydraulic chambers and movable splines. Damage to the sealing elements due to the release of the seals from the grooves during installation of the assembly of the tubular body with a hollow spindle.

Недостатком известной конструкции является наличие плавающего поршня, так как при сборке необходима высокая точность и контроль, а неправильная установка влияет на срабатывание яса, снижает надежность в процессе эксплуатации от воздействия разных по величине давлений, увеличивает износ уплотнений. Также при эксплуатации яса на буровой возможно шламование полости между трубчатым корпусом и полым шпинделем в зоне перемещения плавающего поршня, что нарушает работоспособность плавающего поршня по компенсации давления, вследствие чего возможно повреждение уплотнений.A disadvantage of the known design is the presence of a floating piston, since assembly requires high accuracy and control, and improper installation affects the operation of the jar, reduces reliability during operation from exposure to different pressures, and increases wear of the seals. Also, during the operation of the jar at the drilling site, the cavity between the tubular body and the hollow spindle may be slurred in the area of movement of the floating piston, which violates the working ability of the floating piston in terms of pressure compensation, which may damage the seals.

Недостатком известной конструкции является то, что ударники расположены внутри трубчатого корпуса, а при ударах торец деформируется в области канавки с уплотнением, что приводит к нарушению работы уплотнительного элемента и герметичности гидравлической камеры. Кроме того, конструкция торца создает дополнительное сопротивление при ударе.A disadvantage of the known design is that the impactors are located inside the tubular body, and upon impact, the end face is deformed in the area of the groove with a seal, which leads to disruption of the sealing element and the tightness of the hydraulic chamber. In addition, the design of the end creates additional resistance to impact.

Недостатком известной конструкции является отсутствие защиты цилиндрической резьбы от бурового раствора, что может привести к повреждению резьбы и дальнейшей разгерметизации.A disadvantage of the known design is the lack of protection of the cylindrical thread from the drilling fluid, which can lead to damage to the thread and further depressurization.

Наличие упорной втулки, ограничивающей продольное перемещение плавающего поршня, в случае неправильной установки плавающего поршня может привести к ограничению перемещения трубчатого корпуса относительно полого шпинделя, возможна деформация упорной втулки и плавающего поршня и несрабатывание яса с нарушением работоспособности. Недостатком известной конструкции является то, что подпружиненный механизм защелки размещен внутри трубчатого корпуса в полости, образованной плавающим поршнем внутри гильзы, внутренней поверхностью части трубчатого корпуса, наружной поверхностью части полого корпуса и первым поршнем, что при изготовлении гильзы возможны значительные отклонения по кривизне внутренней поверхности в зоне работы плавающего поршня, что приводит к более быстрому износу уплотнений или заклиниванию поршня, потере работоспособности.The presence of a thrust sleeve restricting the longitudinal movement of the floating piston, in case of improper installation of the floating piston, can limit the movement of the tubular body relative to the hollow spindle, deformation of the thrust sleeve and the floating piston and failure of the jar with a malfunction are possible. A disadvantage of the known design is that the spring-loaded latch mechanism is located inside the tubular body in the cavity formed by the floating piston inside the sleeve, the inner surface of the tubular body, the outer surface of the hollow body and the first piston, which in the manufacture of the sleeve may cause significant deviations in the curvature of the inner surface in the working area of the floating piston, which leads to faster wear of the seals or jamming of the piston, loss of performance.

Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении силы удара, срока службы и надежности работы, уменьшения количества деталей и обеспечение технологичности сборки, удобства эксплуатации яса гидромеханического двустороннего действия.The technical problem, which is aimed by the claimed utility model, is to increase the impact force, service life and reliability, reduce the number of parts and ensure the manufacturability of the assembly, ease of operation of the jar of hydromechanical double-acting.

Технический результат достигается за счет того, что яс гидромеханический двустороннего действия, состоящий из трубчатого корпуса и полого шпинделя, между которыми находится рабочая жидкость - масло, соединенных между собой подвижными шлицами, которые заполнены рабочей жидкостью - маслом, ударников, поршней, связанных со шпинделем резьбовыми соединениями, уплотнений подвижных и неподвижных соединений, клапанов, подпружиненного механизма защелки, согласно полезной модели, клапаны ограничивают течение рабочей жидкости - масла в единственной гидравлической камере, образованной полым шпинделем, трубчатым корпусом и двумя поршнями, подпружиненный механизм защелки размещен в полости, образованной трубчатым корпусом и полым шпинделем, ограниченной третьим поршнем, закрепленным на конце полого шпинделя и вторым поршнем гидравлической камеры с возможностью блокировки продольного хода полого шпинделя относительно трубчатого корпуса в одном направлении, при этом второй ударник расположен снаружи трубчатого корпуса, около торца на трубчатом корпусе выполнены отверстия.The technical result is achieved due to the fact that the hydromechanical double-acting jar, consisting of a tubular housing and a hollow spindle, between which there is a working fluid - oil, interconnected by movable splines, which are filled with a working fluid - oil, impactors, pistons, connected with a threaded spindle joints, seals of movable and fixed joints, valves, spring-loaded latch mechanism, according to a utility model, valves limit the flow of working fluid - oil in unity a hydraulic chamber formed by a hollow spindle, a tubular body and two pistons, a spring-loaded latch mechanism is placed in a cavity formed by a tubular body and a hollow spindle bounded by a third piston mounted on the end of the hollow spindle and the second piston of the hydraulic chamber with the possibility of blocking the longitudinal stroke of the hollow spindle relative to the tubular body in one direction, while the second striker is located outside the tubular body, holes are made near the end on the tubular body.

Кроме того, согласно полезной модели, в гидравлической камере установлена дополнительная втулка.In addition, according to a utility model, an additional sleeve is installed in the hydraulic chamber.

В отличие от прототипа, в предлагаемой полезной модели находится только одна гидравлическая камера, в которой размещены два клапана. Клапаны ограничивают течение рабочей жидкости - масла в гидравлической камере, образованной полым шпинделем, трубчатым корпусом и двумя поршнями, что обеспечивает технологичность сборки и стабильность настройки времени гидравлической задержки, уменьшение количества деталей и соединений, экономичность при изготовлении деталей. В отличие от прототипа, в предлагаемой полезной модели подпружиненный механизм защелки размещен в полости, образованной трубчатым корпусом и полым шпинделем, ограниченной третьим поршнем, закрепленным на конце полого шпинделя и вторым поршнем гидравлической камеры, для возможной блокировки продольного хода полого шпинделя относительно трубчатого корпуса в одном направлении, что предотвращает активизацию яса во время спускоподъемных операций и бурения, минимизирует износ уплотнений.Unlike the prototype, in the proposed utility model there is only one hydraulic chamber in which two valves are located. The valves limit the flow of the working fluid — oil in the hydraulic chamber formed by the hollow spindle, tubular body, and two pistons, which ensures the manufacturability of the assembly and the stability of the setting of the hydraulic delay time, the reduction in the number of parts and joints, and the economy in manufacturing parts. In contrast to the prototype, in the proposed utility model, the spring-loaded latch mechanism is located in the cavity formed by the tubular body and the hollow spindle bounded by a third piston mounted on the end of the hollow spindle and the second piston of the hydraulic chamber, for possible blocking of the longitudinal stroke of the hollow spindle relative to the tubular body in one direction, which prevents the activation of the jar during tripping and drilling, minimizes wear on the seals.

В отличие от прототипа, в предлагаемой полезной модели второй ударник расположен снаружи трубчатого корпуса, около торца на трубчатом корпусе выполнены отверстия, что обеспечивает уменьшение сопротивления при создании удара и увеличение силы удара при работе яса.Unlike the prototype, in the proposed utility model, the second striker is located outside the tubular body, holes are made near the end on the tubular body, which provides a decrease in resistance when creating a shock and an increase in impact force during operation of the jar.

В отличие от прототипа, поршень, закрепленный на конце полого шпинделя с возможностью блокировки продольного хода полого шпинделя относительно трубчатого корпуса в одном направлении, повышает надежность сборки, при этом не требуется специальная сборка и контроль.Unlike the prototype, the piston mounted on the end of the hollow spindle with the possibility of blocking the longitudinal stroke of the hollow spindle relative to the tubular body in one direction increases the reliability of the assembly, without the need for special assembly and control.

Установка в гидравлической камере дополнительной втулки позволяет предотвратить переток рабочей жидкости - масло между трубчатым корпусом и полым шпинделем.The installation of an additional sleeve in the hydraulic chamber prevents the overflow of working fluid - oil between the tubular body and the hollow spindle.

Преимуществом предлагаемой конструкции является меньшее количество деталей, соединенных резьбовыми соединениями, что позволяет сделать более технологичным, быстрым процесс сборки и повысить общую надежность всей конструкции, в частности, уменьшить вероятность отказа изделия по резьбовому соединению.The advantage of the proposed design is a smaller number of parts connected by threaded joints, which makes it possible to make the assembly process more technologically advanced, faster and increase the overall reliability of the entire structure, in particular, reduce the likelihood of product failure by the threaded connection.

На фиг. 1 показан продольный разрез яса гидромеханического двустороннего действия согласно заявляемой полезной модели.In FIG. 1 shows a longitudinal section of a jar of hydromechanical bilateral action according to the claimed utility model.

Яс гидромеханический двустороннего действия 1 (фиг. 1) состоит из составного трубчатого корпуса 2 и полого шпинделя 3, между которыми находится рабочая жидкость - масло, соединенных между собой подвижными шлицами 4, которые заполнены маслом, поршни 7, 8, 10 связаны со шпинделем 3 резьбовыми соединениями 6. Единственная гидравлическая камера 5 образована полым шпинделем 3, трубчатым корпусом 2 и двумя поршнями 7, 10. В единственной гидравлической камере 5 размещены два клапана 17, 18 ограничивают течение рабочей жидкости - масла. Подпружиненный механизм защелки 9 размещен в полости с маслом, образованной трубчатым корпусом 2 и полым шпинделем 3, ограниченной третьим поршнем 8, закрепленным на конце полого шпинделя 3 и вторым поршнем 10 гидравлической камеры 5, для возможной блокировки продольного хода полого шпинделя 3 относительно трубчатого корпуса 2 в одном направлении. Ударник 11 и торец 13 трубчатого корпуса 2 расположены внутри трубчатого корпуса 2 для создания ударных нагрузок. Ударник 12 расположен снаружи трубчатого корпуса 2 со стороны подвижных шлицев 4. Торец 14 трубчатого корпуса 2 расположен снаружи шлицев 4. Ударник 12 и торец 14 служат для создания ударных нагрузок. Уплотнения подвижных соединений 15 и уплотнения неподвижных соединений 16. Радиальные отверстия 20, 21 для заливки рабочей жидкости - масла расположены в утолщенной части гидравлической камеры 5, резьбовые соединения 6 дополнительно защищены от попадания бурового раствора уплотнительными элементами 22, 23. Около торца 14 трубчатого корпуса 2 снаружи шлицев 4 выполнены отверстия 24 для уменьшения сопротивления при создании удара. Кроме того, для предотвращения перетока рабочей жидкости - масла между трубчатым корпусом 2 и полым шпинделем 3 внутри гидравлической камеры 5 установлена дополнительная втулка 23.Double-acting hydromechanical jar 1 (Fig. 1) consists of a composite tubular body 2 and a hollow spindle 3, between which there is a working fluid - oil, interconnected by movable splines 4, which are filled with oil, pistons 7, 8, 10 are connected to spindle 3 threaded connections 6. The only hydraulic chamber 5 is formed by a hollow spindle 3, a tubular body 2 and two pistons 7, 10. Two valves 17, 18 are placed in the only hydraulic chamber 5, which restrict the flow of the working fluid - oil. The spring-loaded latch mechanism 9 is placed in the oil cavity formed by the tubular body 2 and the hollow spindle 3, bounded by a third piston 8, mounted on the end of the hollow spindle 3 and the second piston 10 of the hydraulic chamber 5, for possible blocking of the longitudinal stroke of the hollow spindle 3 relative to the tubular body 2 in one direction. The drummer 11 and the end face 13 of the tubular body 2 are located inside the tubular body 2 to create shock loads. The drummer 12 is located outside the tubular body 2 from the side of the movable splines 4. The end face 14 of the tubular body 2 is located outside the splines 4. The drummer 12 and the end 14 serve to create shock loads. Seals of the movable joints 15 and seals of the fixed joints 16. Radial holes 20, 21 for filling the working fluid — oils are located in the thickened part of the hydraulic chamber 5, threaded joints 6 are additionally protected from the ingress of drilling fluid by the sealing elements 22, 23. Near the end 14 of the tubular body 2 holes 24 are made outside the slots 4 to reduce resistance when creating a shock. In addition, to prevent overflow of the working fluid - oil between the tubular body 2 and the hollow spindle 3 inside the hydraulic chamber 5 has an additional sleeve 23.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Яс гидромеханический двустороннего действия 1 верхним концом трубчатого корпуса 2 с помощью резьбы соединяется с утяжеленной бурильной трубой (не показана на чертеже), а нижним концом полого шпинделя 3 с помощью резьбы соединяется с компоновкой низа бурильной колонны (не показана на чертеже). В случае возникновения прихвата в бурильной колонне проводят аварийные работы с применением яса гидромеханического двустороннего действия.Double-acting hydromechanical jar 1 with the upper end of the tubular body 2 using a thread connects to a drill pipe (not shown in the drawing), and the lower end of a hollow spindle 3 connects with a thread to the bottom of the drill string (not shown in the drawing). In the event of a sticking in the drill string, emergency work is carried out using a double-acting hydromechanical jar.

Для нанесения удара, направленного снизу вверх, производят дальнейшее натяжение бурильной колонны (подъемным устройством на буровой), при этом необходимо натянуть бурильную колонну на расчетную величину тягового усилия, чтобы преодолеть усилие блокировки продольного хода полого шпинделя 3 относительно трубчатого корпуса 2, т.е. усилие срабатывания подпружиненного механизма защелки 9, настроенного при сборке яса, в ясе гидромеханическом двустороннего действия начнется переток рабочей жидкости - масла, скорость трубчатого корпуса 2, перемещающегося относительно полого шпинделя 3 становится очень мала, так как перетекание рабочей жидкости - масла в гидравлической камере 5 осуществляется только через клапан 18, выполняющий функцию дросселирующего канала. Вследствие дросселирования рабочей жидкости - масла скорость перемещения подъемного устройства значительно выше скорости перемещения трубчатого корпуса 2, что позволяет создать вытяжку бурильной колонны, появляется сила упругости растянутой колонны труб. В гидравлической камере 5 возникает давление, пропорциональное усилию растяжения. После окончания дросселирования рабочей жидкости через клапан 18 рабочая жидкость - масло получает возможность резкого перетока, в результате чего давление резко падает, гидравлическая сила, удерживающая трубы в растянутом состоянии, исчезает, бурильные трубы сжимаются, тем самым ускоряя утяжеленную бурильную трубу и трубчатый корпус 2, происходит удар, направленный снизу вверх.To strike from the bottom up, the drill string is further tensioned (by a lifting device on the drill), it is necessary to pull the drill string to the calculated pulling force in order to overcome the blocking force of the longitudinal stroke of the hollow spindle 3 relative to the tubular body 2, i.e. the actuation force of the spring-loaded latch mechanism 9, configured during the assembly of the jar, in the hydromechanical two-way jar, the flow of the working fluid - oil will begin, the speed of the tubular body 2 moving relative to the hollow spindle 3 becomes very small, since the flow of the working fluid - oil in the hydraulic chamber 5 is carried out only through the valve 18, performing the function of a throttling channel. Due to the throttling of the working fluid - oil, the speed of movement of the lifting device is much higher than the speed of movement of the tubular body 2, which allows you to create an extension of the drill string, the elastic force of the extended pipe string appears. A pressure proportional to the tensile force arises in the hydraulic chamber 5. After the throttling of the working fluid through the valve 18, the working fluid - oil gets a sharp overflow, as a result of which the pressure drops sharply, the hydraulic force that holds the pipes in the extended state disappears, the drill pipes are compressed, thereby accelerating the weighted drill pipe and tubular body 2, there is a blow directed from the bottom up.

Для нанесения удара, направленного сверху вниз разгружают колонну труб до выбранной величины. Двигаясь вниз под действием собственной массы, трубы перемещают, трубчатый корпус 2 относительно полого шпинделя 3, происходит дросселирование рабочей жидкости через клапан 17. В гидравлической камере 5 возникает давление, пропорциональное усилию сжатия. После окончания дросселирования рабочей жидкости через клапан 17 рабочая жидкость - масло получает возможность резкого перетока, давление резко падает, трубчатый корпус 2 быстро перемещается вниз и торец 14 трубчатого корпуса 2 ударяет по ударнику 12, и следовательно, по прихваченному инструменту.To strike from top to bottom, the pipe string is unloaded to a selected value. Moving down under the action of its own mass, the pipes move, the tubular body 2 relative to the hollow spindle 3, the throttling of the working fluid occurs through the valve 17. In the hydraulic chamber 5, a pressure proportional to the compression force occurs. After the throttling of the working fluid through the valve 17, the working fluid - oil gets a sharp flow, the pressure drops sharply, the tubular body 2 quickly moves down and the end face 14 of the tubular body 2 hits the hammer 12, and therefore, the stuck tool.

Яс гидромеханический двустороннего действия наиболее эффективен при постоянном нахождении в составе компоновки бурильной колонны, так как скорость и успех ликвидации прихвата зависит, в первую очередь, от времени с момента его возникновения.Double-acting hydromechanical jar is most effective when the drill string is constantly in the composition, since the speed and success of sticking out depends primarily on the time from the moment it occurred.

Выполнение полезной модели с указанными отличительными признаками в совокупности с известными признаками позволяет улучшить эксплуатацию яса, предотвратить активизацию яса во время спускоподъемных операций и бурения, улучшить технологию сборки с меньшим количеством деталей, исключить вероятность отказа изделия по резьбовому соединению, уменьшить сопротивление при создании удара и повысить надежность, силу удара при работе и увеличить срок службы.The implementation of the utility model with the indicated distinguishing features in combination with the known features allows to improve the operation of the jar, prevent the jar from activating during tripping and drilling, improve assembly technology with fewer parts, eliminate the likelihood of product failure by a threaded connection, reduce resistance when creating a shock and increase reliability, impact power during operation and increase service life.

Claims

1. Double-acting hydromechanical jar, consisting of a tubular body and a hollow spindle, between which there is a working fluid - oil, interconnected by movable splines, which are filled with a working fluid - oil, impactors, pistons, threaded joints connected to the spindle, movable and stationary seals connections, valves, spring-loaded latch mechanism, characterized in that the valves restrict the flow of working fluid - oil in a single hydraulic chamber formed by a hollow spindle with a tubular housing and two pistons, the spring-loaded latch mechanism is placed in the cavity formed by the tubular housing and the hollow spindle bounded by a third piston mounted on the end of the hollow spindle and the second piston of the hydraulic chamber with the possibility of blocking the longitudinal stroke of the hollow spindle relative to the tubular body in one direction, wherein the second hammer is located outside the tubular body, and the first hammer is inside the body, holes are made near the end on the tubular body.

2. Double-acting hydromechanical jar according to claim 1, characterized in that an additional sleeve is installed in the hydraulic chamber.