Гидроударник

Полезная модель относится к области бурения скважин, а именно, к устройствам освобождения осевыми и крутильными ударами прихваченного инструмента и оборудования, вызванного сальникообразованием или заклиниванием бурильных, насосно-компрессорных труб, элементов колонн, ловильного инструмента. Гидроударник содержит корпус с соосными цилиндрическими внутренними поверхностями, в одной из которых выполнены осевые винтовые шлицы, цилиндрический шток, на котором закреплен с возможностью перемещения относительно корпуса поршень с разрезными компрессионными кольцами, ниппель с ниппельной резьбой, присоединительная муфта с замковой резьбой, на штоке выполнены осевые винтовые шлицы, комплементарные с осевыми винтовыми шлицами корпуса, разрезные компрессионные кольца поршня установлены с уплотнением поршня относительно одной цилиндрической внутренней поверхности корпуса, на верхней части которой выполнены продольные пазы, на соосных цилиндрических внутренних поверхностях корпуса выполнены уплотнения с цилиндрическим штоком по обеим сторонам возможного перемещения поршня, присоединительная муфта с замковой резьбой выполнена на верхнем конце штока, присоединительный ниппель с ниппельной резьбой выполнен на нижнем конце корпуса. В гидроударник может быть введено размещенное на штоке упорное кольцо. Извлекаемое из скважины оборудование прикрепляют к присоединительному ниппелю, а к присоединительной муфте прикрепляют колонну труб, к которой прикладывается дозированная нагрузка. При срабатывании устройства к извлекаемому из скважины оборудованию прикладывается ударный импульс движения вверх и крутящий момент.4 илл.

Полезная модель относится к области бурения скважин, а именно, к устройствам освобождения осевыми и крутильными ударами прихваченного инструмента и оборудования, вызванного сальникообразованием или заклиниванием бурильных, насосно-компрессорных труб, элементов колонн, ловильного инструмента.

Известен гидроударник, содержащий цилиндр, поршень, соединенный с тяговым и компенсационным штоками, которые герметизированы сальниками, расположенными на торцах цилиндра. Полости цилиндра, разделенные поршнем, гидравлически связаны каналом, причем на указанном канале установлен обратный клапан. Канал, сообщающий полости цилиндра, разделенные поршнем, выполнен в виде кольцевого зазора между компенсационным штоком и поршнем. Над поршнем на компенсационном штоке установлена втулка с наружной фаской, образующая совместно с торцом поршня канавку. На дне канавки выполнен щелевой канал, сообщающийся с кольцевым зазором между поршнем и компенсационным штоком, причем в канавке расположено кольцо из эластомера для перекрытия потока жидкости в обратном направлении.(Патент RU 2272122)

Недостатком данной конструкции является то, что при использовании гидроударника существует возможность несанкционированного (случайного) срабатывания в результате приложения обычных осевых рабочих нагрузок.

Наиболее близким к предложенному является гидроударник, содержащий связанные с рабочей колонной и освобождаемым объектом корпус и шпиндель, соединенные между собой подвижной шлицевой парой, цилиндр и поршень, соединенный с тяговым и компенсационным штоками, герметизированными сальниками, снабженный клапанным узлом канал, сообщающий полости цилиндра, разделенные поршнем и заполненные рабочей жидкостью, в котором цилиндр размещен внутри корпуса с радиальным зазором, на участке внутренней поверхности цилиндра, взаимодействующей с поршнем, выполнены продольные пазы, корпус жестко связан с нижним переводником, поршень снабжен разрезными упругими компрессионными кольцами, причем исходные зазоры в стыках поршневых колец при размещении поршня внутри цилиндра выполнены равными или близкими к нулю, а для нанесения крутильных ударов шлицевое соединение корпуса и шпинделя выполнено по винтовой линии.(Патент RU 2408775).

Недостатками этого технического решения являются конструктивная сложность, обусловленная большим количеством элементов и недостаточная надежность и точность работы устройства, связанная с тем, что переход устройства из одного состояния в другое обеспечивается при упругом расширении цилиндра и его прижатии к внутренней поверхности корпуса и одновременном увеличении зазора между поршнем и цилиндром.

Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности устройства.

Для решения этой технической задачи предлагается гидроударник, содержащий корпус с соосными цилиндрическими внутренними поверхностями, в одной из которых выполнены осевые винтовые шлицы, цилиндрический шток, на котором закреплен с возможностью перемещения относительно корпуса поршень с разрезными компрессионными кольцами, ниппель с ниппельной резьбой, присоединительная муфта с замковой резьбой, на штоке выполнены осевые винтовые шлицы, комплементарные с осевыми винтовыми шлицами корпуса, разрезные компрессионные кольца поршня установлены с уплотнением поршня относительно одной цилиндрической внутренней поверхности корпуса, на верхней части которой выполнены продольные пазы, на соосных цилиндрических внутренних поверхностях корпуса выполнены уплотнения с цилиндрическим штоком по обеим сторонам возможного перемещения поршня, присоединительная муфта с замковой резьбой выполнена на верхнем конце штока, присоединительный ниппель с ниппельной резьбой выполнен на нижнем конце корпуса. В гидроударник может быть введено размещенное на штоке упорное кольцо.

Совокупность существенных признаков заявляемого гидроударника не следует явным образом из изученного уровня техники, имеет существенные отличия от рассмотренных аналогов. Поэтому заявитель считает, что заявляемый гидроударник соответствует критерию «новизна».

Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых показан пример выполнения предлагаемого гидроударника. Данный пример не охватывает все возможные варианты реализации данного технического решения в соответствии с концепцией предложения.

На Фиг.1 показан осевой разрез гидроударника в исходном положении (до срабатывания); на фиг.2 показан осевой разрез гидроударника в конечном положении (после срабатывания), на фиг.3 - разрез -A на фиг.1; на фиг.4 - разрез Б-Б.

На фигурах обозначены: корпус состоящий из частей 1, 2, 3 с соосными цилиндрическими внутренними поверхностями 4 и 5, в одной цилиндрической внутренней поверхности 4 выполнены осевые винтовые шлицы 6, присоединительный ниппель 7 с ниппельной резьбой на нижнем конце части 3 корпуса, цилиндрический шток 8, на котором закреплен с возможностью перемещения относительно корпуса поршень 9 с разрезными компрессионными кольцами 10, которые установлены с уплотнением поршня 9 относительно другой цилиндрической внутренней поверхности 5 корпуса, присоединительная муфта 11 с замковой резьбой на верхнем конце цилиндрического штока 8, на штоке 8 выполнены осевые винтовые шлицы 12, комплементарные с осевыми винтовыми шлицами 6 корпуса, уплотнения 13, 14 другой цилиндрической внутренней поверхности 5 корпуса с цилиндрическим штоком 8 по обеим сторонам возможного перемещения поршня 9, на верхней части одной цилиндрической внутренней поверхности 4 корпуса ниже уплотнений 13 корпуса с цилиндрическим штоком 8 выполнены продольные пазы 15, В гидроударник может быть введено размещенное на штоке упорное кольцо 16.

Гидроударник работает следующим образом:

В исходном положениии гидроударника поршень 9 находится в положении, показанном на фиг.1. Полости между уплотнениями 13, 14 по обеим сторонам поршня 9 заполнены маслом. Поршень 9 также находится в масле, разделяя эти полости между уплотнениями 13, 14. Извлекаемое из скважины оборудование (не показано) прикрепляют к присоединительному ниппелю 7 с ниппельной резьбой, а к присоединительной муфте 11 с замковой резьбой прикрепляют колонну труб (не показана), к которой прикладывается дозированная нагрузка. Под действием этой нагрузки колонна труб растягивается, а цилиндрический шток 8, сжимая масло в полости между уплотнением 13 и поршнем 9 из-за наличия зазоров в разрезных компрессионных кольцах 10, начинает медленно перемещаться относительно корпуса вверх, выворачиваясь по винтовой шлицевой паре, образованной винтовыми шлицами 6 корпуса и комплементарными им осевыми винтовыми шлицами 12 штока 8, обеспечивая переток масла в полость между поршнем 9 и уплотнением 14. Скорость перетока масла определяется величиной зазора в стыках компрессионных колец 10 поршня 9. Процесс медленного перемещения штока 8 относительно корпуса продолжается до достижения поршнем 9 продольных пазов 15. За это время устанавливается заданная растягивающая нагрузка на гидроударник. После этого масло начинает стремительно перетекать по продольным пазам 15 корпуса в обход поршня 9 в полость между поршнем 9 и уплотнением 14, а поршень 9 вместе со штоком 8 гидроударника перемещается вверх до удара упорного кольца 16 о торец части 3 корпуса (фиг.2) и извлекаемое из скважины оборудование получает ударный импульс движения вверх. Этот импульс совместно с крутящим моментом, создаваемым винтовой шлицевой парой, образованной осевыми винтовыми шлицами 6 корпуса и комплементарными им осевыми винтовыми шлицами 12 штока 8 передается на извлекаемое из скважины оборудование.

Для проведения повторного удара колонна над гидроударником разгружается, поршень 9 вместе со штоком 8 гидроударника под давлением веса колонны возвращается в исходное положение (фиг.1), при этом масло из полости между поршнем 9 и уплотнением 14 перетекает обратно в полость между поршнем 9 и уплотнением 13, после чего устройство готово к повторному воздействию на извлекаемое оборудование.

Заявителем на типовом оборудовании изготовлены и успешно испытаны опытные образцы предлагаемого гидроударника.

Предлагаемый гидроударник имеет простую конструкцию, позволяет прикладывать к прихваченному в скважине оборудованию осевую ударную нагрузку и ударный крутящий момент.

1. Гидроударник, содержащий корпус с соосными цилиндрическими внутренними поверхностями, в одной из которых выполнены осевые винтовые шлицы, цилиндрический шток, на котором закреплен с возможностью перемещения относительно корпуса поршень с разрезными компрессионными кольцами, ниппель с ниппельной резьбой, присоединительная муфта с замковой резьбой, отличающийся тем, что на штоке выполнены осевые винтовые шлицы, комплементарные с осевыми винтовыми шлицами корпуса, разрезные компрессионные кольца поршня установлены с уплотнением поршня относительно одной цилиндрической внутренней поверхности корпуса, на верхней части которой выполнены продольные пазы, на соосных цилиндрических внутренних поверхностях корпуса выполнены уплотнения с цилиндрическим штоком по обеим сторонам возможного перемещения поршня, присоединительная муфта с замковой резьбой выполнена на верхнем конце штока, присоединительный ниппель с ниппельной резьбой выполнен на нижнем конце корпуса.

2. Гидроударник по п.1, отличающийся тем, что в него введено размещенное на штоке упорное кольцо