RU223573U1 - Сухарь для устройства перемещения цилиндрических гильз в добывающих колоннах насосно-компрессорных труб - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, в частности к оборудованию для эксплуатации нефтяной или газовой скважины, и предназначена для перемещения сдвижных гильз внутри добывающей колонны. Сухарь для устройства перемещения цилиндрических гильз в добывающих колоннах насосно-компрессорных труб выполнен из хромоникелевой аустенитной нержавеющей стали в форме цельной неразъёмной детали, снабжённой на её торцевых поверхностях, выступающих за осевые габаритные размеры перемещаемой гильзы, торцевыми пазами. Через торцевые пазы проходят сквозные отверстия, выполненные с возможностью фиксации сухаря на свободных концах рычагов устройства. Сухарь выполнен с возможностью контакта с ответной поверхностью стопорного элемента, размещённого в полости добывающей колонны. На верхней поверхности сухаря выполнен внешний зацеп с возможностью контакта с ответной поверхностью перемещаемой гильзы. Верхние участки торцевых поверхностей выполнены скруглёнными. Достигается технический результат – повышение надежности устройства для перемещения цилиндрических гильз в добывающих колоннах. 3 ил.

Description

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, в частности к оборудованию для эксплуатации нефтяной или газовой скважины и предназначено для перемещения сдвижных гильз внутри добывающей колонны.

Наиболее близким по технической сути является сухарь, известный из патента на полезную модель №214990 «УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ГИЛЬЗ В ДОБЫВАЮЩИХ КОЛОННАХ», от 27.10.2022, опубликован 23.11.2022, МПК E21B 43/00. Известное устройство характеризуется тем, что содержит трубчатый шток; на шток установлен с возможностью осевого перемещения трубчатый поршень с жестко зафиксированным на его внешней поверхности торцом трубчатой гильзы, в противолежащем конце трубчатой гильзы жестко зафиксирована головка с осевым отверстием, через которое пропущен с возможностью осевого перемещения шток; на штоке выполнено уплотненное утолщение, перекрывающее просвет трубчатой гильзы; между уплотненным утолщением на штоке и поршнем образована кольцеобразная полость, сообщающаяся отверстиями с полостью штока; между уплотненным утолщением на штоке и головкой расположена пружина; на поршне и штоке установлены пары рычагов, снабженные сухарями с внешними зацепами.

При эксплуатации известного устройства наибольшей нагрузке подвержены торцевые поверхности внешних зацепов сухаря, непосредственно контактирующие с ответными поверхностями перемещаемой гильзы. Перемещение гильзы в осевом направлении ограничено установленными в полости добывающей колонны стопорными элементами. В момент контакта перемещаемой гильзы со стопорным элементом торцевая поверхность внешнего зацепа испытывает наибольшую, зачастую ударную нагрузку. После перемещения гильзы снятие нагрузки происходит вследствие вывода сухаря из контакта с гильзой за счет снижения давления в полости известного устройства, что требует определенного времени, в течении которого торцевая поверхность внешнего зацепа продолжает оставаться нагруженной. Приведенные факторы обуславливают усиленный износ и деформацию торцевых поверхностей внешних зацепов, следствием чего является непрогнозируемое изменение их геометрических характеристик. Существенное изменение формы зацепа может привести к невозможности осуществления перемещения гильзы. Таким образом, существует необходимость постоянного контроля состояния контактных поверхностей и осуществления периодического технического обслуживания устройства с произведением замены износившихся сухарей.

Задачей заявляемого технического решения является снижение интенсивности износа торцевых поверхностей внешних зацепов сухаря для перемещения цилиндрических гильз в добывающих колоннах.

Поставленная задача решена за счет сухаря для перемещения цилиндрических гильз в добывающих колоннах, выполненного из хромоникелевой аустенитной нержавеющей стали в форме цельной неразъемной детали, снабженной отверстиями и содержащий внешний зацеп на верхней поверхности, при этом верхние участки торцевых поверхностей выполнены скругленными.

Суть технического решения иллюстрирована чертежами, где на фиг. 1 - сухарь для перемещения цилиндрических гильз в добывающих колоннах, на фиг. 2 - устройство для перемещения цилиндрических гильз в добывающих колоннах в раскрытом состоянии, на фиг. 3 - разрез устройства для перемещения цилиндрических гильз в добывающих колоннах в закрытом состоянии.

На фиг. 1 изображены: устройство 1 для перемещения цилиндрических гильз, трубчатый шток 2, трубчатый поршень 3, трубчатая гильза 4, головка 5, уплотненное утолщение 6, кольцеобразная полость 7, отверстия 8, полость 9 штока, пружина 10, рычаги 11, сухари 12, внешние зацепы 13, штуцер 14, торцевые пазы 15, отверстия 16, верхняя поверхность 17, верхние участки 18 торцевых поверхностей, торцевые поверхности 19.

Сухарь для перемещения цилиндрических гильз в добывающих колоннах выполнен следующим образом.

Сухарь 12 является неотъемлемой частью устройства 1 для перемещения цилиндрических гильз в добывающих колоннах. Устройство 1 содержит трубчатый шток 2, на котором выполнено уплотненное утолщение 6. На трубчатый шток 2 установлен с возможностью осевого перемещения трубчатый поршень 3. Трубчатый поршень 3 установлен на шток 2 с образованием кольцеобразной полости 7, расположенной между утолщением 6 штока 2 и торцом трубчатого поршня 3. В стенке трубчатого штока 2 выполнены сквозные отверстия 8, через которые кольцеобразная полость 7 сообщается с полостью 9 штока 2. Полость 7 изолирована от внешней среды трубчатой гильзой 4. Один из торцов трубчатой гильзы 4 жестко зафиксирован на внешней поверхности трубчатого поршня 3. Противоположный торец трубчатой гильзы 4 жестко зафиксирован на внешней поверхности головки 5 с осевым отверстием. Через осевое отверстие головки 5 пропущен шток 2. Шток 2 расположен в осевом отверстии головки 5 с возможностью своего осевого перемещения. Головка 5 установлена на штоке 2 с образованием кольцеобразной полости между торцом головки 5 и уплотненным утолщением 6 трубчатого штока 2. В полость между утолщением 6 и головкой 5 установлена пружина 10. Жесткость пружины 10 определяет уровень порогового давления рабочей среды в полости 9, при котором устройство 1 принимает раскрытое положение. На поршне 3 и штоке 2 установлены пары рычагов 11, механически связанные друг с другом посредством сухарей 12. Сухарь 12 выполнен в форме цельной неразъемной детали из хромоникелевой аустенитной нержавеющей стали, например из стали 40Х13. Сталь с аустенитной структурой обладает высокой прочностью и высокой коррозионностойкостью. Указанные свойства стали обеспечивают длительное сохранение эксплуатационных характеристик сухаря 12 при его эксплуатации, в том числе, в агрессивной среде. Сухарь 12 содержит сквозные отверстия 16, предназначенные для фиксации сухаря 12 на свободных концах рычагов 11. Сухарь 12 выполнен такой формы, что его торцевые поверхности 19, обращенные в направлении перемещения гильзы, выступают за осевые габаритные размеры перемещаемой гильзы. Верхние участки 18 торцевых поверхностей 19 выполнены скругленными. Выполнение участков 18 скругленными позволяет сухарю 12 при контакте с ответной поверхностью стопорного элемента, размещенного в полости добывающей колонны, осуществлять вдоль него скользящее движение без заклинивания. Ответная поверхность стопорного элемента выполнена наклонной по отношению к оси устройства 1. Ответная поверхность стопорного элемента может быть выполнена конусной формы. Сухари 12 содержат внешние зацепы 13, предназначенные для контакта с ответной поверхностью перемещаемой гильзы. Внешние зацепы 13 ориентированы в направлении от оси устройства 1. Пары рычагов 11 установлены таким образом, что при уменьшении расстояния между осями их крепления к штоку 2 и поршню 3, сухари 12 радиально перемещаются в направлении от оси устройства 1.

Сухарь для перемещения цилиндрических гильз в добывающих колоннах используют следующим образом.

Устройство 1 крепят к концу колонны насосно-компрессорных труб и спускают в скважину на требуемую глубину. При достижении устройством 1 необходимой глубины, на которой сухари 12 находятся внутри полости перемещаемой гильзы, осуществляют увеличение расхода рабочей среды. Вследствие увеличения расхода среды увеличивается давление в полости 9 штока 2. При достижении порогового значения давления кольцеобразная полость 7 начинает расширяться, преодолевая сопротивление пружины 10. При расширении полости 7 трубчатый поршень 3, трубчатая гильза 4 и головка 5 смещаются относительно штока 2 в направлении штуцера 14. При смещении поршня 3 в направлении штуцера 14 расстояние между осями крепления пар рычагов 11 сокращается, вследствие чего сухари 12 радиально перемещаются в направлении от оси устройства 1 к внутренней поверхности гильзы. Расположенные на сухарях 12 внешние зацепы 13 входят в контакт с ответной поверхностью перемещаемой гильзы. Устройство 1 принимает раскрытое положение. Для более надежной фиксации гильзы на зацепах 13, давление в полости 9 может быть дополнительно увеличено. Не снижая давления, устройство 1 перемещают вместе с цилиндрической гильзой в необходимом направлении. Верхние скругленные участки 18 торцевых поверхностей 19 входят в контакт с ответной поверхностью стопорного элемента, контакт происходит перед завершением перемещения гильзы. При дальнейшем осевом перемещении устройства 1, сухарь 12, скользя по наклонной ответной поверхности, смещается в направлении оси устройства 1. Таким образом, сухарь 12 выходит из зацепления с гильзой непосредственно перед ее контактом со стопорным элементом. При достижении гильзой необходимого положения, уменьшают расход рабочей среды, понижая, таким образом, давление в полости 9. Под усилием пружины 10 головка 5, трубчатая гильза 4 и трубчатый поршень 3 смещаются относительно трубчатого штока 2 в направлении от штуцера 14. При перемещении поршня 3 в направлении от штуцера 14 расстояние между осями крепления рычагов 11 увеличивается и сухари 12 радиально перемещаются в направлении оси устройства 1, которое, таким образом, принимает закрытое положение. Затем устройство 1 перемещают к следующей гильзе или поднимают на устье скважины.

Выполнение сухаря 12 из хромоникелевой аустенитной нержавеющей стали обеспечивает длительное сохранение эксплуатационных характеристик сухаря 12. Выполнение участков 18 скругленными позволяет исключить заклинивание устройства 1 при механическом контакте сухаря 12 с ответной поверхностью стопорного элемента. Отсутствие механического контакта между сухарем 12 и перемещаемой гильзой в момент ее контакта со стопорным элементом позволяет избежать ударных нагрузок и сокращает продолжительность периода времени на протяжении которого зацеп 13 находится в нагруженном состоянии. Уменьшение нагрузки снижает интенсивность износа торцевых поверхностей внешних зацепов 13 сухаря 12, что продлевает срок его службы и обеспечивает штатный режим его работы на протяжении всего эксплуатационного периода. Уменьшение вероятности преждевременного выхода из строя сухаря 12 и сохранение его расчетных характеристик на протяжении всего эксплуатационного периода повышают надежность устройства 1 для перемещения цилиндрических гильз в добывающих колоннах.

Техническим результатом заявленного технического решения является повышение надежности устройства для перемещения цилиндрических гильз в добывающих колоннах за счет сухаря для перемещения цилиндрических гильз в добывающих колоннах, выполненного из хромоникелевой аустенитной нержавеющей стали в форме цельной неразъемной детали, снабженной отверстиями и содержащий внешний зацеп на верхней поверхности, при этом верхние участки торцевых поверхностей выполнены скругленными.

Claims (1)

1. Сухарь для устройства перемещения цилиндрических гильз в добывающих колоннах насосно-компрессорных труб, выполненный из хромоникелевой аустенитной нержавеющей стали в форме цельной неразъёмной детали, снабжённой на её торцевых поверхностях, выступающих за осевые габаритные размеры перемещаемой гильзы, торцевыми пазами, через которые проходят сквозные отверстия, выполненные с возможностью фиксации сухаря на свободных концах рычагов устройства, сухарь выполнен с возможностью контакта с ответной поверхностью стопорного элемента, размещённого в полости добывающей колонны, на верхней поверхности сухаря выполнен внешний зацеп с возможностью контакта с ответной поверхностью перемещаемой гильзы, при этом верхние участки торцевых поверхностей выполнены скруглёнными.