SU1724934A1 - Пульсационный насосный агрегат - Google Patents

Abstract

Использование: в горном деле при проведении геологоразведочных работ дл  промывки буровых скважин с использованием подземных вод, в услови х поглощени  промывочной жидкости. Сущность изобретени : пульсационный насосный агрегат содержит корпус 1 с верхним 2 и нижним 6

Description

переходниками, а также впускной клапан 18, верхний 24 и подпружиненный нижний 25 поршни, снабженные осевыми каналами и седлами дл  взаимодействи  с поплавковым клапаном 30. Последний установлен с возможностью осевого перемещени  относительно т ги 26, св занной с нижним поршнем 25. Верхний 24 и нижний 25 поршни размещены в подпружиненном снизу цилиндре 13, выполненном с возможностью осевого перемещени  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 отверсти ми 32. Верхн   часть цилиндра 13 с верхним переходником 2, а также нижн   часть цилиндра 13 с нижним переходником 6 выполнены в виде золотниковых распределительных устройств. 2 ил.

Изобретение относитс  к насосострое- нию, касаетс  пульсационных насосных агрегатов и может быть использовано на геологоразведочных работах дл  промывки буровых скважин с использованием подземных вод в услови х поглощени  промывочной жидкости.

Известен пульсационный насосный агрегат , содержащий погружное распределительное устройство двигател  с впускным и выпускным клапанами, приводимыми в действие затвором, имеющим спусковой золотник , взаимодействующий посредством т ги с подпружиненным поршнем и поплавковым клапаном.

Недостатком данного насоса  вл етс  низка  эффективность работы из-за неравномерности подачи промывочной жидкости на забой. Промывка забо  осуществл етс  только в течение одной половины цикла работы ПНА. В течение второй половины цикла, при заполнении корпуса ПНА промывочной жидкостью, бурение производитс  без промывки. Это увеличивает веро тность прихвата или прижога бурового инструмента .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению  вл етс  пульсационный насосный агрегат, содержащий погружной распределительный механизм двигател  с впускным и выпускным клапанами, спусковым золотником, взаимодействующим посредством т ги с поршнем и поплавковым клапаном. Последний установлен в рабочей полости с возможностью осевого перемещени  относительно т ги и расположен над подпружиненным поршнем , который снабжен осевыми каналами. Рабоча  полость снабжена всасывающим и нагнетательным клапанами. Спусковой золотник имеет выточку, в которую западают шариковые фиксаторы. Выпускной и впускной клапаны св заны т гой. В верхней части

корпуса расположен патрубок подвода сжатого воздуха.

Устройство работает следующим образом . При подаче сжатого воздуха от компрессора он через канал в.клапанной коробке поступает к поплавковому клапану, отжимает его от седла и вытесн ет промывочную жидкость из рабочей полости насоса на забой скважины. Поплавковый клапан опускаетс  вместе с жидкостью и перекрывает отверсти  в поршне. Под воздействием давлени  сжатого воздуха поршень опускаетс , сжима  пружину и увлека  вниз спусковой золотник. Последний т нет за собой затвор.

Происходит перестановка клапанов. При этом впускной клапан закрываетс  и прекращает доступ воздуха в рабочую полость. Выпускной клапан открываетс  и соедин ет полость насоса с атмосферой. Рабоча  полость насоса заполн етс  жидкостью из скважины за счет гидростатического давлени  столба жидкости в скважине. После падени  давлени  в полости насоса пружина поршн  разжимаетс  и возвращает его в

верхнее положение, а поплавковый клапан всплывает вместе с уровнем жидкости, В верхнем своем положении он за счет гидростатического давлени  перемещает вверх спусковой золотник, который увлекает за

собой затвор, переставл ющий клапаны. Далее цикл работы повтор етс .

Недостатком известного ПНА  вл етс  низка  эффективность его работы, обусловленна  неравномерностью подачи промывочной жидкости в скважину.

Цель изобретени  - повышение эффективности работы за счет снижени  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

нижний поршни, жестко св занные т гой и снабженные осевыми каналами и седлами, размещенный на т ге поплавковый клапан, установленный с возможностью осевого перемещени  относительно т ги и взаимодействи  с седлами поршней, а также всасывающий и нагнетательный клапаны, дополнительно снабжен расположенным концентрично внутри корпуса с возможностью осевого перемещени  и подпружиненным относительно его нижнего переводника цилиндром, верхний и подпружиненный нижний поршни размещены в дополнительном цилиндре, последний сверху снабжен уступом и крышкой, впускной клапан установлен в крыцже дополнительного цилиндра с возможностью взаимодействи  с верхним поршнем, в верхней части корпуса выполнены боковые отверсти , а золотниковый распределитель выполнен в виде верхней и нижней частей дополнительного цилиндра, размещенных с возможностью взаимодействи  с соответствующими переводниками корпуса, причем верхний уступ дополнительного цилиндра выполнен с возможностью взаимодействи  с внутренней поверхностью корпуса.

На фиг. 1 показан агрегат, общий вид в момент вытеснени  жидкости из полости цилиндра; на фиг, 2 - то же, в момент вытеснени  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 отверсти ми 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 упираетс  уступом 15 в верхний переводник 2. В полости цилиндра 13 размещены верхний 24 и нижний 25 поршни, св занные т гой 26. Нижний поршень 25 опираетс  на пружину 27, В верхнем поршне 24 выполнены отверсти  28, а в нижнем поршне 25 - отверсти  29. Между верхним 24 и нижним 25 поршн ми размещен поплавковый клапан 30, установленный концентрично относительно

т ги 26 с возможностью осевого перемещени . В верхней части цилиндра 13, выше поршн  24, выполнено отверстие 31, а в верхней части корпуса 1, ниже уступа 15, отверсти  32.

Пульсационный насосный агрегат работает следующим образом.

В рабочем положении ПНА устанавливаетс  над колонковой трубой, котора  при0 соедин етс  к нижнему переводнику 6. Устройство опускают в скважину на бурильных трубах, присоедин емых к верхнему переводнику 2. В исходном положении поплавковый клапан 30 находитс  в нижнем

5 положении и перекрывает отверсти  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

0 канал 11 заполн етс  наход щейс  в скважине жидкостью. При этом воздух из запол- н емой полости вытесн етс  через отверстие 32.

После установки колонкового снар да

5 на забой по бурильным трубам подаетс  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, отвер0 сти  29 которого перекрыты поплавковым клапаном 30. Система нижний поршень 25 - т га 26 - верхний поршень 24 - клапан 18 перемещаетс  вниз, сжима  пружину 27. Клапан 18 перекрывает отверстие 17. Сжа5 тый воздух, наход щийс  в осевом канале 3 верхнего переводника 2., давит на .крышку 14 цилиндра 13. Последний перемещаетс  вниз, сжима  пружину 20. При ходе вниз цилиндра 13 ступ 15 перекрывает отверсти 

0 32 в корпусе 1. Только после этого открываетс  канал 5, соедин ющий осевой канал 3 верхнего переводника 2 и полость между корпусом 1 и цилиндром 13. Отверстие 31 цилиндра 13 сообщаетс  с выхлопным кана5 лом 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

0 и всасывающий клапан 7 сообщаетс  с за- трубным пространством. Под действием гидростатического давлени  столба жидкости , наход щейс  в скважине, начинаетс  заполнение полости цилиндра 13. Одновре5 менно с этим жидкость, заполн юща  полость между корпусом 1 и цилиндром 13, вытесн етс  под действием давлени  сжатого воздуха через канал 11, проточку 23, канал 12 и нагнетательный клапан 8 на забой скважины (фиг. 1).

По мере заполнени  цилиндра 13 жидкостью поплавковый клапан 30 поднимаетс  и в верхнем положении перекрывает отверсти  28 в верхнем поршне 24. Под действием архимедовой силы, действующей на поплавковый клапан 30, гидростатического давлени  столба жидкости на верхний поршень 24 и усили  пружины 27 система нижний поршень 25 - т га 26 - верхний поршень 24 - клапан 18 перемещаетс  вверх. Клапан 18 открывает отверстие 17. Давление, действующее на крышку цилиндра 13 сверху и снизу, выравниваетс , пружина 20 возвращает цилиндр 13 в верхнее положение. При этом канал 5 и выхлопной канал 4 перекрываютс , отверстие 32 корпуса 1 открываетс  и соедин ет 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, перекрываетс  до того, как откроетс  отверстие 32, т.е. утечек воздуха не происходит.

Хвостовик 16 цилиндра 13 также перемещаетс  вверх.

Полость между корпусом 1 и цилиндром 13 оказываетс  соединенной с атмосферой (через отверсти  32) и со всасывающим клапаном 7 через канал 11, проточку 23 и канал 10, а полость цилиндра 13 через осевой ка- нал 21 хвостовика 16, внутреннюю полость нижнего переводника 6 и канал 12 - с нагнетательным клапаном 8 (фиг. 2). Под действием гидростатического давлени  столба наход щейс  в скважине жидкости полость между корпусом 1 и цилиндром 13 заполн етс , при этом сжатый воздух через отверстие 17 крышки 14 цилиндра 13 и отверсти  28 верхнего поршн  24 вытесн ет жидкость из цилиндра 13 на забой скважины. По мере вытеснени  жидкости из цилиндра 13 поплавковый клапан 30 опускаетс  вниз и в нижнем своем положении перекрывает отверсти  29 в нижнем поршне 25. После этого цикл работы повтор етс .

Применение предлагаемого пульсаци- онного насосного агрегата дл  местной призабойной промывки геологоразведочных скважин в услови х частичного поглощени  промывочной жидкости позвол ет повысить эффективность буровых работ путем снижени  неравномерности подачи промывочной жидкости на забой скважины и уменьшени  веро тности прихвата или прижога бурового инструмента.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и   Пульсационный насосный агрегат, содержащий корпус с верхним и нижним переводниками , установленные в корпусе золотниковый распределитель с впускным и выпускным клапанами, верхний и подпружиненный нижний поршни, жестко св занные т гой и снабженные осевыми каналами и седлами, размещенный на т ге поплавковый клапан, установленный с возможностью осевого перемещени  относительно т ги и взаимодействи  с седлами поршней , а также всасывающий и нагнетательный клапаны, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности в эксплуатации путем обеспечени  непрерывной пульсирующей подачи промывочной жидкости на забой скважины, агрегат дополнительно снабжен расположенным кон- центрично внутри корпуса с возможностью осевого перемещени  и подпружиненным относительно его нижнего переводника цилиндром , верхний и подпружиненный нижний поршни размещены в дополнительном цилиндре, последний сверху снабжен уступом и крышкой, впускной клапан установлен в крышке дополнительного цилиндра с возможностью взаимодействи  с верхним поршнем, в верхней части корпуса выполнены боковые отверсти , а золотниковый распределитель выполнен в виде верхней и нижней частей дополнительного цилиндра, размещенных с возможностью взаимодействи  с соответствующими переводниками корпуса, причем верхний уступ дополнительного цилиндра выполнен с возможностью взаимодействи  с внутренней поверхностью корпуса.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Пульсационный насосный агрегат, содержащий корпус с верхним и нижним переводниками, установленные в корпусе золотниковый распределитель с впускным и выпускным клапанами, верхний и подпружиненный 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, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности в эксплуатации путем обеспечения непрерывной пульсирующей подачи промывочной жидкости на забой скважины, агрегат дополнительно снабжен расположенным концентрично внутри корпуса с возможностью осевого перемещения и подпружиненным относительно его нижнего переводника цилиндром, верхний и подпружиненный нижний поршни размещены в дополнительном 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.

   Фиг.2