Устройство для тестирования перепускных клапанов гидравлических ясов - RU2719791C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к области нефтяного машиностроения, а именно к устройствам для тестирования перепускных клапанов гидравлических ясов, по существу, для определения времени гидравлической задержки перепускных клапанов перед их установкой в кольцевые (плавающие) клапаны в процессе сборки гидравлических ясов.

Перепускные клапаны для гидравлических ясов, патент US 5123493, Jun. 23, 1992, Valve used in a hydraulic drilling jar, Inventors: Wenzel; Kenneth H. (Edmonton, Alberta, CA), производятся для крупных буровых компаний, преимущественно фирмой The Lee Company (US) под товарным знаком Lee Visco Jet, стр. 42, Lee JEVA, www.TheLeeCo.com.

Известен стенд для испытаний гидравлических ясов, состоящий из станины, установленных на ней с возможностью осевого перемещения двух кареток, жестко закрепленного к станине гидроцилиндра двухстороннего действия и гидростанции, совмещенной с пультом управления, при этом станина представляет собой две скрепленные между собой направляющие траверсы с рядом вертикальных отверстий, одна из кареток жестко соединена со штоком гидроцилиндра, а вторая фиксируется на различных участках станины в зависимости от длины тестируемого яса с помощью цилиндрических фиксаторов, при этом испытуемые ясы крепятся к кареткам при помощи переводников, пульт управления стендом оснащен регулятором давления жидкости, подаваемой в гидроцилиндр, переключателем направления движения штока с нейтральным положением и таблицей перевода показаний манометра в нагрузку (www. Griffith ⋅ Vector Mini-Torque II Breakout Machine and Jar Testers) или (www. NATIONAL OIL WELL DOWNHOLE TOOLS CATALOG, US, 1998-99, стр. 77).

Известный стенд (серии 1786) рассчитан на испытания гидравлических ясов длиной до 10 метров с наружным диаметром до 240 мм, максимальное усилие при растяжении или сжатии 150 тонн, длина хода штока гидроцилиндра 810 мм, длина станины стенда без гидростанции 14 метров, индикатор для считывания показывает прилагаемую динамическую нагрузку в тоннах.

Недостатком известной конструкции является вывод показаний давления и осевой нагрузки на манометр, что не обеспечивает достоверности испытаний гидравлических ясов вследствие низкой точности определения давления масла в гидроцилиндре и осевой нагрузки на манометре и быстрого отклонения стрелки на манометре давления, а также не обеспечивает экономического преимущества при эксплуатации стенда.

Недостатком известной конструкции является также неполная возможность снижения стоимости, повышения надежности и безопасности испытаний гидравлических ясов, отсутствие возможности быстрого задания диапазона усилий растяжения и сжатия, управляемых компьютером, неполная возможность повышения максимального усилия при растяжении гидравлического яса вследствие того, что одна из кареток жестко соединена со штоком гидроцилиндра, при этом штоковая площадь поршня в гидроцилиндре имеет меньшую площадь и создаваемое усилие при растяжении по сравнению с площадью поршня и создаваемого усилия при сжатии.

Другим недостатком известной конструкции является невозможность тестирования перепускных клапанов гидравлических ясов, по существу, определения времени гидравлической задержки перепускных клапанов перед их установкой в кольцевые (плавающие) клапаны в процессе сборки гидравлических ясов.

Известен гидравлический ясовый тестер типа "Д" фирмы BOWEN (US), содержащий силовую раму, образованную тремя продольными силовыми элементами, имеющими поперечные пазы, и соответствующими поперечными траверсами, гидроцилиндр с поршнем, штоком и уплотнениями, подвижный ползун, взаимодействующий со штоком гидроцилиндра, первое захватывающее устройство, закрепленное на подвижном ползуне, переставной упор со вторым захватывающим устройством, закрепленным в поперечных пазах продольных силовых элементов, резьбовые переводники, предназначенные для соединения с тестируемым ясом, а также гидронасос с электроприводом, распределительный клапан, регулятор величины нагрузки, манометр давления и пульт управления (www. Bowen Type D Jar Tester) или (www. NATIONAL OIL WELL DOWNHOLE TOOLS CATALOG, 1998-99, стр. 80).

Известный гидравлический ясовый тестер типа Д рассчитан на испытания ясов длиной до 6 метров с наружным диаметром до 240 мм, максимальное усилие при растяжении и сжатии 100 тонн, длина хода штока гидроцилиндра 500 мм, рама может быть снабжена дополнительной вставкой, удлиняющей ее на 1500 мм, индикатор для считывания показывает прилагаемую нагрузку в тоннах.

Недостатком известной конструкции является вывод показаний давления и осевой нагрузки на манометр, что не обеспечивает достоверности испытаний гидравлических ясов вследствие низкой точности определения давления масла в гидроцилиндре и осевой нагрузки на манометре и быстрого отклонения стрелки на манометре давления, а также не обеспечивает экономического преимущества при эксплуатации стенда.

Другим недостатком известной конструкции является неполная возможность снижения стоимости, повышения точности, надежности и безопасности испытаний гидравлических ясов, недостаточная жесткость рамы стенда, отсутствие возможности быстрого задания диапазона усилий растяжения и сжатия, управляемых компьютером, неполная возможность повышения максимального усилия при растяжении гидравлического яса вследствие того, что первое захватывающее устройство закреплено на подвижном ползуне, прикрепленном к штоку гидравлического цилиндра, при этом штоковая площадь поршня в гидроцилиндре имеет меньшую площадь и создаваемое усилие при растяжении по сравнению с площадью поршня и создаваемого усилия при сжатии, а также имеет меньший ресурс уплотнений штока вследствие работы при повышенном давлении по сравнению с давлением рабочей жидкости в поршневой полости.

Другим недостатком известной конструкции является отсутствие системы измерения усилий растяжения и сжатия, автоматически переводящей значения давления в гидроцилиндре в значения усилия растяжения и сжатия тестируемого гидравлического яса, а также отсутствие встроенного секундомера, отображающего время гидравлической задержки тестируемого гидравлического бурильного яса в заданном диапазоне усилий растяжения и сжатия.

Другим недостатком известной конструкции является невозможность тестирования перепускных клапанов гидравлических ясов, по существу, определения времени гидравлической задержки перепускных клапанов перед их установкой в кольцевые (плавающие) клапаны в процессе сборки гидравлических ясов.

Известен стенд для испытаний гидравлических ясов, содержащий силовую раму, образованную тремя рядами продольных силовых элементов, имеющих поперечные пазы, и поперечными траверсами, расположенными между продольными силовыми элементами, гидроцилиндр с поршнем, штоком и уплотнениями, подвижный ползун, взаимодействующий со штоком гидроцилиндра, первое захватывающее устройство, закрепленное на подвижном ползуне, переставной упор со вторым захватывающим устройством, закрепленным в поперечных пазах продольных силовых элементов, первый и второй резьбовые переводники, предназначенные для соединения с тестируемым ясом, а также гидронасос с электроприводом, распределительный клапан, регулятор величины нагрузки, манометр давления и пульт управления, при этом стенд снабжен вторым гидроцилиндром, расположенным параллельно первому, штоки гидроцилиндров направлены в сторону противоположную первому захватывающему устройству, закрепленному на подвижном ползуне, а также снабжен рычажным модулем, шарнирно соединенным со штоками гидроцилиндров, причем рычажный модуль жестко скреплен с подвижным ползуном и расположен за пределами силовой рамы, при этом на поперечной стенке, расположенной со стороны рычажного модуля, установлен направляющий модуль с соосно расположенными втулками, а подвижный ползун телескопически соединен с втулками направляющего модуля, каждый из трех рядов продольных силовых элементов выполнен в виде ряда ступенчатых штанг с рядами кольцевых канавок, каждая из кольцевых канавок расположена в одной поперечной плоскости с соответствующими кольцевыми канавками двух других ступенчатых штанг, причем в каждом ряду продольных силовых элементов число поперечных траверс на единицу больше числа ступенчатых штанг (RU 2491528 С2, 20.05.2013).

Известный стенд содержит систему измерения усилий растяжения и сжатия, автоматически переводящую значения давления в гидроцилиндрах в значения усилия растяжения и сжатия тестируемого гидравлического яса, а также встроенный секундомер, отображающий время гидравлической задержки тестируемого гидравлического яса, при этом система измерения усилий растяжения и сжатия тестируемого гидравлического яса выполнена в виде компьютера, включающего сенсорный экран, процессор, оперативную память и часы реального времени.

Недостатком известной конструкции является невозможность тестирования перепускных клапанов гидравлических ясов, по существу, определения времени гидравлической задержки при установленных усилиях растяжения и(или) сжатия гидравлических ясов перед установкой перепускных клапанов в кольцевые (плавающие) клапаны в процессе сборки гидравлических ясов.

Наиболее близким к заявляемой конструкции является гидравлический бурильный яс двухстороннего действия, содержащий трубчатый корпус и полую оправку, телескопически соединенные между собой, корпус содержит шлицы на внутренней поверхности, внутренние выступы-наковальни, первый уплотнитель со стороны первого торца, оправка содержит шлицы на наружной поверхности под шлицы корпуса, поясок увеличенного диаметра, ударники, размещенные между внутренними выступами-наковальнями корпуса, а также второй уплотнитель, размещенный в ударнике со стороны второго торца корпуса, образующие камеру рабочей жидкости, а также содержащий кольцевой клапан, установленный в камере рабочей жидкости с оправкой, проходящей через внутреннюю полость и расположенной внутри корпуса, внутренняя поверхность кольцевого клапана плотно контактирует с пояском увеличенного диаметра оправки, продольный ход кольцевого клапана ограничен между двух упоров, выступающих от внутренней поверхности корпуса, а также содержащий ограничивающий механизм сообщения рабочей жидкости с одной из секций камеры рабочей жидкости, включающий хотя бы один перепускной клапан, размещенный в кольцевом клапане, который ограничивает течение рабочей жидкости внутри одной из секций камеры рабочей жидкости в одном направлении (US 5647446 А, 15.07.1997).

Перепускные клапаны, устанавливаемые в кольцевые (плавающие) клапаны гидравлических ясов, определяющие время гидравлической задержки при установленных усилиях растяжения и(или) сжатия гидравлических ясов, подвергаются при работе высокому давлению рабочей жидкости (трансмиссионного масла SAE W80-140), например, 150 МПа, и быстрому сбросу высокого давления рабочей жидкости в момент срыва кольцевого клапана с пояска увеличенного диаметра оправки, по существу, в момент сброса высокого давления из секции камеры рабочей жидкости с кольцевым клапаном в секцию низкого давления камеры рабочей жидкости.

Недостатком известного гидравлического бурильного яса являются большие финансовые затраты при использовании его в качестве устройства для тестирования перепускных клапанов (производства Российской Федерации) перед их установкой в кольцевые (плавающие) клапаны в процессе сборки гидравлических ясов, по существу, для определения времени гидравлической задержки гидравлических ясов вследствие необходимости сборки и разборки одного гидравлического бурильного яса (с заменой уплотнителей, трансмиссионного масла, промывки внутренних полостей) для тестирования только одного из множества перепускных клапанов.

Недостатки известной конструкции объясняются высокой вероятностью повреждения уплотнений из эластомера вследствие того, что внутренние поверхности частей трубчатого корпуса, предназначенные для установки поршней с уплотнителями, образующих с частями полого вала камеры, заполненные трансмиссионным маслом, выполнены с выступающими от внутренней поверхности (от зеркала цилиндра) трубчатого корпуса торцами или выступами.

Недостатки известной конструкции объясняются также высокой вероятностью повреждения покрытия, преимущественно хрома, внутренних поверхностей корпуса, предназначенных для установки первого поршня с первым уплотнителем и второго поршня со вторым уплотнителем, со стороны буртов и торцов (резьбы ниппеля) при многочисленных сборках и разборках, высокой стоимостью уплотнителей, а также необходимостью промывки закрытых внутренних полостей корпуса для удаления металлических частиц и частиц эластомерных уплотнений, а также высокой вероятностью отсутствия гидрозадержки вследствие засорения фильтра и дросселирующего канала перепускного клапана.

Известны гидравлические ясы компании "Радиус-Сервис" (RU), входящей в состав "Шлюмберже" (US), например, RU 2544352 C2, RU 2540372 C2, RU 2521993 C1, RU 2537722 C2, RU 2439284 C2 (парк 800 ед.), которые более 10 лет надежно работают в скважинах на территории Российской Федерации и за рубежом, в которых используются перепускные клапаны фирмы The Lee Company (US), Lee Visco Jet, стр. 42, Lee JEVA, www.TheLeeCo.com.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является обеспечение возможности тестирования перепускных клапанов гидравлических ясов, по существу, определения времени гидравлической задержки перепускных клапанов перед их установкой в кольцевые (плавающие) клапаны в процессе сборки гидравлических ясов, а в составе компоновки низа бурильной колонны с ясом - для повышения надежности освобождения от прихвата бурильной колонны в скважине, предотвращения несанкционированного срабатывания яса, а также разрушения долота вследствие ударов о твердую породу в забое скважины.

Сущность технического решения заключается в том, что устройство для тестирования перепускных клапанов гидравлических ясов, содержащее трубчатый корпус и оправку, телескопически соединенные между собой, корпус содержит внутренние выступы-наковальни, между корпусом и оправкой со стороны первого торца корпуса размещен первый уплотнитель, оправка содержит поясок увеличенного диаметра, ударники, размещенные между внутренними выступами-наковальнями корпуса, а также второй уплотнитель, размещенный в ударнике со стороны второго торца корпуса, образующие камеру рабочей жидкости, а также содержащее кольцевой клапан, установленный в камере рабочей жидкости с оправкой, проходящей через внутреннюю полость и расположенной внутри корпуса, при этом внутренняя поверхность кольцевого клапана плотно контактирует с пояском увеличенного диаметра оправки, продольный ход кольцевого клапана ограничен между двух упоров, выступающих от внутренней поверхности корпуса, а также содержащее ограничивающий механизм сообщения рабочей жидкости с одной из секций камеры рабочей жидкости, включающий хотя бы один перепускной клапан, установленный в кольцевом клапане, который ограничивает течение рабочей жидкости внутри одной из секций камеры рабочей жидкости в одном направлении, согласно изобретению содержит клапанный модуль, выполненный в виде кольцевого пояса увеличенного диаметра трубчатого корпуса с внутренней полостью, образующий камеру рабочей жидкости с оправкой, проходящей через внутреннюю полость, при этом кольцевой клапан размещен внутри клапанного модуля в камере рабочей жидкости с оправкой, канал кольцевого клапана с установленным в нем перепускным клапаном, герметично перекрыт резьбовой пробкой кольцевого клапана, а в камере рабочей жидкости с оправкой, проходящей через внутреннюю полость клапанного модуля, установлено упорное кольцо, содержащее кольцевой уплотнитель, размещенный со стороны внутренней поверхности клапанного модуля, выполненное с возможностью плотного контакта с торцом кольцевого клапана и сообщения между собой секций камеры рабочей жидкости, расположенных по разные стороны относительно упорного кольца, при этом в кольцевом поясе увеличенного диаметра трубчатого корпуса, образующем клапанный модуль, выполнен ряд каналов с возможностью сообщения секций камеры рабочей жидкости, расположенных по разные стороны относительно упорного кольца, а тестируемый перепускной клапан ограничивающего механизма сообщения рабочей жидкости с одной из секций камеры рабочей жидкости, размещен в одном из каналов кольцевого пояса увеличенного диаметра трубчатого корпуса, образующего клапанный модуль, сообщен с секциями камеры рабочей жидкости с оправкой, проходящей через внутренние полости трубчатого корпуса по разные стороны относительно упорного кольца, и герметично перекрыт от наружной поверхности клапанного модуля резьбовой пробкой клапанного модуля, с возможностью извлечения тестируемого перепускного клапана и установки другого тестируемого перепускного клапана.

Выполнение устройства для тестирования перепускных клапанов гидравлических ясов таким образом, что оно содержит клапанный модуль, выполненный в виде кольцевого пояса увеличенного диаметра трубчатого корпуса с внутренней полостью, образующий камеру рабочей жидкости с оправкой, проходящей через внутреннюю полость, при этом кольцевой клапан размещен внутри клапанного модуля в камере рабочей жидкости с оправкой, канал кольцевого клапана с установленным в нем перепускным клапаном, герметично перекрыт резьбовой пробкой кольцевого клапана, а в камере рабочей жидкости с оправкой, проходящей через внутреннюю полость клапанного модуля, установлено упорное кольцо, содержащее кольцевой уплотнитель, размещенный со стороны внутренней поверхности клапанного модуля, выполненное с возможностью плотного контакта с торцом кольцевого клапана и сообщения между собой секций камеры рабочей жидкости, расположенных по разные стороны относительно упорного кольца, при этом в кольцевом поясе увеличенного диаметра трубчатого корпуса, образующем клапанный модуль, выполнен ряд каналов с возможностью сообщения секций камеры рабочей жидкости, расположенных по разные стороны относительно упорного кольца, а тестируемый перепускной клапан ограничивающего механизма сообщения рабочей жидкости с одной из секций камеры рабочей жидкости, размещен в одном из каналов кольцевого пояса увеличенного диаметра трубчатого корпуса, образующего клапанный модуль, сообщен с секциями камеры рабочей жидкости с оправкой, проходящей через внутренние полости трубчатого корпуса по разные стороны относительно упорного кольца, и герметично перекрыт от наружной поверхности клапанного модуля резьбовой пробкой клапанного модуля, с возможностью извлечения тестируемого перепускного клапана и установки другого тестируемого перепускного клапана, обеспечивает возможность тестирования перепускных клапанов, по существу, определения времени гидравлической задержки перепускных клапанов перед их установкой в кольцевые (плавающие) клапаны в процессе сборки гидравлических ясов, а в составе компоновки низа бурильной колонны с ясом обеспечивает повышение надежности освобождения от прихвата бурильной колонны в скважине, предотвращает несанкционированное срабатывания яса, а также разрушение долота вследствие ударов о твердую породу в забое скважины.

Так, например, отсутствие срабатывания, а также несанкционированная активация и нанесение ударов гидравлического яса в составе компоновки низа бурильной колонны при ударах вниз (в сторону забоя скважины и долота) не обеспечивается вследствие смятия перепускного клапана высоким давлением рабочей жидкости, засорения фильтра и дросселирующего канала перепускного клапана микрочастицами (металлическими и из эластомера) в трансмиссионном масле, а также вследствие отклонения заданного времени задержки срабатывания яса, создаваемого гидравликой, по существу, времени дросселирования рабочей жидкости через упомянутый перепускной клапан, размещенный в кольцевом (плавающем) клапане, что не позволяет оператору на буровой точно изменять силовое усилие натяжения бурильной колонны, после чего применять тормоз буровой лебедки, при этом усилие при освобождении от прихвата трудно контролировать, динамический удар происходит с нерасчетной ударной мощностью, число ударов ясом вниз многократно возрастает, происходит разрушение долота вследствие ударов о твердую скальную породу в забое скважины.

Предотвращение несанкционированного срабатывания гидравлического яса в составе компоновки низа бурильной колонны в направлении вниз (в сторону забоя скважины и долота) в результате реакции на продольное усилие сжатия, прилагаемое к бурильной колонне и ясу, повышает надежность освобождения от прихвата бурильной колонны в скважине, устраняет удары и повреждение долота при проходке через твердую скальную породу в забое скважины, вследствие этого не требуется подъем бурильной колонны для замены долота, многократно уменьшается стоимость бурения скважины.

При этом предотвращаются основные отказы компоновки низа бурильной колонны (КНБК) при бурении скважины по причине - прихват бурильной колонны в скважине и отсутствие проходки, вследствие этого требуемый интервал скважины может быть добурен до конца, повышается наработка на отказ, обеспечиваются существенные экономические преимущества заявляемой конструкции.

Ниже представлен лучший вариант устройства для тестирования перепускных клапанов гидравлических ясов.

На фиг. 1 изображено устройство для тестирования перепускных клапанов гидравлических ясов, оправка выдвинута захватывающим устройством стенда для испытаний гидравлических ясов из корпуса до упора.

На фиг. 2 изображено устройство в момент создания высокого давления в секции камеры рабочей жидкости с кольцевым клапаном, кольцевой клапан контактирует с пояском увеличенного диаметра оправки и упорным кольцом, происходит дросселирование рабочей жидкости (гидравлическая задержка) из секции высокого давления через тестируемый перепускной клапан в клапанном модуле в секцию низкого давления.

На фиг. 3 изображено устройство в момент срыва кольцевого клапана с пояска увеличенного диаметра оправки, по существу, в момент сброса высокого давления из секции камеры рабочей жидкости с кольцевым клапаном в секцию низкого давления камеры рабочей жидкости.

На фиг. 4 изображен элемент I на фиг. 1 трубчатого корпуса и оправки, снабженной кольцевыми уплотнителями.

На фиг. 5 изображен элемент II на фиг. 1 кольцевого клапана в камере рабочей жидкости с оправкой, канал кольцевого клапана перекрыт резьбовой пробкой, секции камеры рабочей жидкости, расположенные по разные стороны относительно кольцевого клапана, сообщаются между собой.

На фиг. 6 изображен элемент III на фиг. 1 тестируемого перепускного клапана ограничивающего механизма сообщения рабочей жидкости с одной из секций камеры рабочей жидкости.

На фиг. 7 изображен элемент IV на фиг. 1 трубчатого корпуса, клапанного модуля и оправки, снабженных кольцевыми уплотнителями.

На фиг. 8 изображен элемент V на фиг. 2 кольцевого клапана, контактирующего с упорным кольцом, внутренняя поверхность кольцевого клапана контактирует с пояском увеличенного диаметра оправки, в секции камеры рабочей жидкости с кольцевым клапаном - высокое давление.

Устройство для тестирования перепускных клапанов гидравлических ясов, содержит трубчатый корпус 1 и оправку 2, телескопически соединенные между собой (без шлицевого соединения), трубчатый корпус 1 выполнен из частей 3, 4, 5, жестко скрепленных резьбами 6, 7, часть 3 корпуса 1 содержит внутренний выступ-наковальню 8, часть 4 корпуса 1 содержит внутренний выступ-наковальню 9, со стороны первого торца 10 части 3 корпуса 1, между частью 3 корпуса 1 и оправкой 2 размещен первый уплотнитель 11, часть 5 корпуса 1 со стороны второго торца 12 содержит резьбу 13 и жестко скреплена резьбой 13 с переходником 14, изображено на фиг. 1, 4.

Оправка 2 содержит поясок 15 увеличенного диаметра 16, ударник 17, образованный собственным торцом 18 оправки 2, и ударник 19, образованный торцом 20 плунжера 21, скрепленного резьбой 22 с оправкой 2 со стороны края 23 оправки 2, размещенные между внутренними выступами-наковальнями 8 и 9, соответственно, части 3 и 4 корпуса 1, а также второй уплотнитель 24, размещенный в ударнике 19, по существу, в плунжере 21 со стороны второго торца 12 части 5 корпуса 1, образующие камеру 25 рабочей жидкости 26 (трансмиссионного масла SAE W80-140), изображено на фиг. 1, 2, 3, 5, 8.

Устройство для тестирования перепускных клапанов гидравлических ясов содержит кольцевой клапан 27 (из бронзы БрА10Ж4Н4Л ГОСТ 493-79), установленный в камере 25 рабочей жидкости 26 с оправкой 2, проходящей через внутреннюю полость 28 и расположенной внутри корпуса 1, при этом внутренняя поверхность 29 кольцевого клапана 27 на длине 30 плотно контактирует с пояском 15 увеличенного диаметра 16 оправки 2, продольный ход 31 кольцевого клапана 27 ограничен размером 32 между двух упоров, соответственно, 33 и 34, выступающих от внутренней поверхности 35 (внутренней полости 28) части 4 корпуса 1, изображено на фиг. 1, 2, 3, 5, 8.

Устройство для тестирования перепускных клапанов гидравлических ясов содержит ограничивающий механизм 36 сообщения рабочей жидкости 26 с одной из секций, например, 37 или 38 камеры 25 рабочей жидкости 26, включающий хотя бы один перепускной клапан 39, установленный в кольцевом клапане 27, который ограничивает течение рабочей жидкости 26 внутри одной из секций, например, 37 или 38 камеры 25 рабочей жидкости 26 в одном направлении, например, из секции 37 высокого давления в секцию 38 низкого давления, изображено на фиг. 1, 2, 3, 5, 8.

Устройство для тестирования перепускных клапанов гидравлических ясов содержит клапанный модуль 40, выполненный в виде кольцевого пояса 41 увеличенного диаметра 42 части 4 трубчатого корпуса 1 с внутренней полостью 28, образующий камеру 25 рабочей жидкости 26 с оправкой 2, проходящей через внутреннюю полость 28, при этом кольцевой клапан 27 размещен внутри клапанного модуля 40 в камере 25 рабочей жидкости 26 с оправкой 2, канал 43 кольцевого клапана 27, размещенного в камере 25 рабочей жидкости 26 с оправкой 2, который ограничивает течение рабочей жидкости 26 внутри одной из секций, например, 37 или 38 камеры 25 рабочей жидкости 26 в одном направлении, герметично перекрыт резьбовой пробкой 44 кольцевого клапана 27, а в камере 25 рабочей жидкости 26 с оправкой 2, проходящей через внутреннюю полость 28 клапанного модуля 40, установлено упорное кольцо 45, содержащее кольцевой уплотнитель 46, размещенный со стороны внутренней поверхности 47 клапанного модуля 40, выполненное с возможностью плотного контакта собственным торцом 34 (упором 34) с торцом 48 кольцевого клапана 45 и сообщения между собой секций 37 или 38 камеры 25 рабочей жидкости 26, расположенных по разные стороны относительно упорного кольца 45, изображено на фиг. 1, 2, 3, 5, 8.

В кольцевом поясе 41 увеличенного диаметра 42 части 4 трубчатого корпуса 1, образующем клапанный модуль 40, выполнен ряд каналов, например, два радиальных канала 49, 50, герметично перекрытых от наружной поверхности 51 клапанного модуля 40 резьбовыми пробками 52, 53 клапанного модуля 40, и продольный канал 54, герметично перекрытый от наружной поверхности 51 клапанного модуля 40, по существу от торца 55 клапанного модуля 40, резьбовой пробкой 56 клапанного модуля 40, с возможностью сообщения секций 37 и 38 камеры 25 рабочей жидкости 26, расположенных по разные стороны относительно упорного кольца 45, а тестируемый перепускной клапан 57 с кольцевым уплотнителем 58, фильтром 59 и упором 60 ограничивающего механизма 36 сообщения рабочей жидкости 26 с одной из секций, например, 37 и 38 камеры 25 рабочей жидкости 26 (определяющий гидрозадержку), размещен в одном из каналов, по существу, в радиальном канале 50 кольцевого пояса 41 увеличенного диаметра 42 части 4 трубчатого корпуса 1, образующего клапанный модуль 40, сообщен с секциями, например, 37 и 38 камеры 25 рабочей жидкости 26, расположенными по разные стороны относительно упорного кольца 45, и герметично перекрыт от наружной поверхности 51 клапанного модуля 40 резьбовой пробкой 53 клапанного модуля 40, с возможностью извлечения тестируемого перепускного клапана 57 с кольцевым уплотнителем 58, фильтром 59 и упором 60 и установки другого тестируемого перепускного клапана 57 с кольцевым уплотнителем 58, фильтром 59 и упором 60, изображено на фиг. 1, 2, 3, 5, 6.

Кроме того поз. 61 - резьбовая пробка для заправки рабочей жидкости 26 (трансмиссионного масла SAE W80-140) в камеру 25, поз. 62 и 63 - кольцевые замки, соответственно, на валу 2 и переходнике 14, а также центрирующие пояса 64 и 65, соответственно, на валу 2 и переходнике 14 для установки устройства для тестирования перепускных клапанов в стенд для испытаний гидравлических ясов, изображено фиг. 1, 2, 3.

Устройство для тестирования перепускных клапанов гидравлических ясов устанавливают и закрепляют при помощи кольцевых замков поз. 62 и 63, соответственно, на валу 2 и переходнике 14, а также центрирующих поясов 64 и 65, соответственно, на валу 2 и переходнике 14, например, в упомянутом выше стенде для испытаний гидравлических ясов, патент RU 2491528 C2, 20.05.2013 ("Фирма "Радиус-Сервис").

После введения в автоматизированную систему управления команды начала испытаний выполняют запуск аксиально-поршневого регулируемого насоса стенда для испытаний гидравлических ясов и выводят его на минимальный режим работы.

Рабочая жидкость (Mobil DTE 25) регулируемого насоса стенда подается сначала в поршневые полости гидроцилиндров стенда для испытаний гидравлических ясов.

При подаче заданного давления рабочей жидкости в поршневые полости гидравлических цилиндров стенда для испытаний гидравлических ясов штоки гидравлических цилиндров и захватывающее устройство передают усилие растяжения устройству для тестирования перепускных клапанов гидравлических ясов, при этом оправка 2 выдвигается из корпуса 1 до упора ударника 19, образованного торцом 20 плунжера 21, скрепленного резьбой 22 с оправкой 2 со стороны края 23 оправки 2, в выступ-наковальню 9 части 3 и 4 корпуса 1, изображено фиг. 1.

Ограничивающий механизм 36 сообщения рабочей жидкости 26 с одной из секций, например, 37 или 38 камеры 25 рабочей жидкости 26, включающий хотя бы один перепускной клапан 39, установленный в кольцевом (плавающем) клапане 27, который ограничивает течение рабочей жидкости 26 внутри одной из секций, например, 37 или 38 камеры 25 рабочей жидкости 26 в одном направлении, разгружен от воздействия давления рабочей жидкости 26 в осевом направлении, при этом давление рабочей жидкости 26 в секциях 37 и 38 камеры 25 рабочей жидкости 26 одинаковое, изображено фиг. 1.

При подаче заданного давления рабочей жидкости в поршневые полости гидравлических цилиндров стенда для испытаний гидравлических ясов штоки гидравлических цилиндров и захватывающее устройство стенда передают усилие сжатия устройству для тестирования перепускных клапанов гидравлических ясов, кольцевой клапан 27 под действием давления рабочей жидкости перемещается в осевом направлении до упора торца 48 кольцевого клапана 27 в торец 34 упорного кольца 45 с кольцевыми уплотнениями 46, при этом торец 48 кольцевого клапана 27 плотно контактирует с торцом 34 упорного кольца 45, а внутренняя поверхность 29 кольцевого клапана кольцевого клапана 27 плотно контактирует с пояском 15 увеличенного диаметра 16 оправки 2, при этом в секции 37 камеры 25 рабочей жидкости 26 (трансмиссионного масла SAE W80-140) с кольцевым клапаном 27 создается высокое давление, по существу, 150 МПа, изображено фиг. 2, 8.

Из секции 37 камеры 25 рабочей жидкости 26 (трансмиссионного масла SAE W80-140) с кольцевым клапаном 27, где высокое давление, по существу, 150 МПа, через радиальный канал 49 и продольный канал 54 в кольцевом поясе 41 увеличенного диаметра 42 части 4 трубчатого корпуса 1, герметично перекрытых резьбовыми пробками, соответственно 52 и 56 от наружной поверхности 51 и 55 клапанного модуля 40, высокое давление рабочей жидкости 26 воздействует на тестируемый перепускной клапан 57 с кольцевым уплотнителем 58, фильтром 59 и упором 60, размещенным в радиальном канале 50, герметично перекрытом резьбовой пробкой 53 в кольцевом поясе 41 увеличенного диаметра 42 части 4 трубчатого корпуса 1, образующем клапанный модуль 40, происходит дросселирование рабочей жидкости 26 (гидравлическая задержка) из секции высокого давления 37 через тестируемый перепускной клапан 57 с кольцевым уплотнителем 58, фильтром 59 и упором 60 в секцию 38 низкого давления, изображено фиг. 2, 6, 8.

Система измерения усилий растяжения и сжатия стенда автоматически переводит значения давления в гидроцилиндрах стенда в значения усилия сжатия устройства для тестирования перепускных клапанов гидравлических ясов, а встроенный секундомер стенда отображает время гидрозадержки (дросселирования рабочей жидкости через перепускной клапан 57 с кольцевым уплотнителем 58, фильтром 59 и упором 60 в секцию 38 низкого давления), при этом система измерения отображает выполнение испытаний на компьютере.

После завершения тестирования перепускного клапана 57 с кольцевым уплотнителем 58, фильтром 59 и упором 60, размещенным в радиальном канале 50, герметично перекрытом резьбовой пробкой 53 в кольцевом поясе 41 увеличенного диаметра 42 части 4 трубчатого корпуса 1, образующем клапанный модуль 40, вводят в автоматизированную систему управления команду конца испытаний и переводят аксиально-поршневой регулируемый насос стенда для испытаний гидравлических ясов на минимальный режим работы.

При подаче заданного давления рабочей жидкости в поршневые полости гидравлических цилиндров стенда для испытаний гидравлических ясов штоки гидравлических цилиндров и захватывающее устройство вновь передают усилие растяжения устройству для тестирования перепускных клапанов гидравлических ясов, при этом оправка 2 выдвигается из корпуса 1 до упора ударника 19, образованного торцом 20 плунжера 21, скрепленного резьбой 22 с оправкой 2 со стороны края 23 оправки 2, в выступ-наковальню 9 части 3 и 4 корпуса 1, при этом давление рабочей жидкости 26 в секциях 37 и 38 камеры 25 рабочей жидкости 26 отсутствует, изображено фиг. 1.

Отворачивают резьбовую пробку 53 в кольцевом поясе 41 увеличенного диаметра 42 части 4 трубчатого корпуса 1, образующем клапанный модуль 40, извлекают тестируемый перепускной клапан 57 с кольцевым уплотнителем 58, фильтром 59 и упором 60, размещенным в радиальном канале 50 кольцевого пояса 41 увеличенного диаметра 42 части 4 трубчатого корпуса 1, образующего клапанный модуль 40.

В радиальный канал 50 кольцевого пояса 41 увеличенного диаметра 42 части 4 трубчатого корпуса 1, образующего клапанный модуль 40, устанавливают следующий тестируемый перепускной клапан 57 с кольцевым уплотнителем 58, фильтром 59 и упором 60, после этого заворачивают резьбовую пробку 53 в кольцевом поясе 41 увеличенного диаметра 42 части 4 трубчатого корпуса 1, образующем клапанный модуль 40, повторяют запуск аксиально-поршневого регулируемого насоса стенда для испытаний гидравлических ясов, выводят его на минимальный режим работы и повторяют тестирование перепускного клапана гидравлического яса.

Выполнение устройства для тестирования перепускных клапанов гидравлических ясов таким образом, что оно содержит клапанный модуль 40, выполненный в виде кольцевого пояса 41 увеличенного диаметра 42 части 4 трубчатого корпуса 1 с внутренней полостью 28, образующий камеру 25 рабочей жидкости 26 с оправкой 2, проходящей через внутреннюю полость 28, при этом кольцевой клапан 27 размещен внутри клапанного модуля 40 в камере 25 рабочей жидкости 26 с оправкой 2, канал 43 кольцевого клапана 27, размещенного в камере 25 рабочей жидкости 26 с оправкой 2, который ограничивает течение рабочей жидкости 26 внутри одной из секций, например, 37 или 38 камеры 25 рабочей жидкости 26 в одном направлении, герметично перекрыт резьбовой пробкой 44 кольцевого клапана 27, а в камере 25 рабочей жидкости 26 с оправкой 2, проходящей через внутреннюю полость 28 клапанного модуля 40, установлено упорное кольцо 45, содержащее кольцевой уплотнитель 46, размещенный со стороны внутренней поверхности 47 клапанного модуля 40, выполненное с возможностью плотного контакта собственным торцом 34 (упором 34) с торцом 48 кольцевого клапана 45 и сообщения между собой секций 37 или 38 камеры 25 рабочей жидкости 26, расположенных по разные стороны относительно упорного кольца 45, при этом в кольцевом поясе 41 увеличенного диаметра 42 части 4 трубчатого корпуса 1, образующем клапанный модуль 40, выполнен ряд каналов, например, два радиальных канала 49, 50, герметично перекрытых от наружной поверхности 51 клапанного модуля 40 резьбовыми пробками 52, 53 клапанного модуля 40, и продольный канал 54, герметично перекрытый от наружной поверхности 51 клапанного модуля 40, по существу от торца 55 клапанного модуля 40, резьбовой пробкой 56 клапанного модуля 40, с возможностью сообщения секций 37 и 38 камеры 25 рабочей жидкости 26, расположенных по разные стороны относительно упорного кольца 45, а тестируемый перепускной клапан 57 с кольцевым уплотнителем 58, фильтром 59 и упором 60 ограничивающего механизма 36 сообщения рабочей жидкости 26 с одной из секций, например, 37 и 38 камеры 25 рабочей жидкости 26 (определяющий гидрозадержку), размещен в одном из каналов, по существу, в радиальном канале 50 кольцевого пояса 41 увеличенного диаметра 42 части 4 трубчатого корпуса 1, образующего клапанный модуль 40, сообщен с секциями, например, 37 и 38 камеры 25 рабочей жидкости 26, расположенными по разные стороны относительно упорного кольца 45, и герметично перекрыт от наружной поверхности 51 клапанного модуля 40 резьбовой пробкой 53 клапанного модуля 40, с возможностью извлечения тестируемого перепускного клапана 57 с кольцевым уплотнителем 58, фильтром 59 и упором 60 для установки другого тестируемого перепускного клапана 57 с кольцевым уплотнителем 58, фильтром 59 и упором 60, обеспечивает возможность тестирования перепускных клапанов гидравлических ясов, по существу, определения времени гидравлической задержки перепускных клапанов перед их установкой в кольцевые (плавающие) клапаны в процессе сборки гидравлических ясов, а в составе компоновки низа бурильной колонны с ясом повышает надежность освобождения от прихвата бурильной колонны в скважине, предотвращает несанкционированное срабатывание яса, а также разрушение долота вследствие ударов о твердую породу в забое скважины.

Реферат

Изобретение относится к области нефтяного машиностроения, а именно к устройствам для тестирования перепускных клапанов гидравлических ясов, по существу, для определения времени гидравлической задержки перепускных клапанов перед их установкой в кольцевые клапаны в процессе сборки гидравлических ясов. Устройство содержит трубчатый корпус и оправку, телескопически соединенные между собой, корпус содержит внутренние выступы-наковальни, между корпусом и оправкой со стороны первого торца корпуса размещен первый уплотнитель, оправка содержит поясок увеличенного диаметра, ударники, размещенные между внутренними выступами-наковальнями корпуса, а также второй уплотнитель, размещенный в ударнике со стороны второго торца корпуса, образующие камеру рабочей жидкости, а также содержит кольцевой клапан, установленный в камере рабочей жидкости с оправкой, проходящей через внутреннюю полость и расположенной внутри корпуса. Внутренняя поверхность кольцевого клапана плотно контактирует с пояском увеличенного диаметра оправки, продольный ход кольцевого клапана ограничен между двух упоров, выступающих от внутренней поверхности корпуса. устройство также содержит ограничивающий механизм сообщения рабочей жидкости с одной из секций камеры рабочей жидкости, включающий хотя бы один перепускной клапан, установленный в кольцевом клапане, который ограничивает течение рабочей жидкости внутри одной из секций камеры рабочей жидкости в одном направлении. При этом устройство содержит клапанный модуль, выполненный в виде кольцевого пояса увеличенного диаметра трубчатого корпуса с внутренней полостью, образующий камеру рабочей жидкости с оправкой, проходящей через внутреннюю полость. Кольцевой клапан размещен внутри клапанного модуля в камере рабочей жидкости с оправкой. Канал кольцевого клапана с установленным в нем перепускным клапаном, герметично перекрыт резьбовой пробкой кольцевого клапана, а в камере рабочей жидкости с оправкой, проходящей через внутреннюю полость клапанного модуля, установлено упорное кольцо, содержащее кольцевой уплотнитель, размещенный со стороны внутренней поверхности клапанного модуля, выполненное с возможностью плотного контакта с торцом кольцевого клапана и сообщения между собой секций камеры рабочей жидкости, расположенных по разные стороны относительно упорного кольца. В кольцевом поясе увеличенного диаметра трубчатого корпуса, образующем клапанный модуль, выполнен ряд каналов с возможностью сообщения секций камеры рабочей жидкости, расположенных по разные стороны относительно упорного кольца. Тестируемый перепускной клапан ограничивающего механизма сообщения рабочей жидкости с одной из секций камеры рабочей жидкости, размещен в одном из каналов кольцевого пояса увеличенного диаметра трубчатого корпуса, образующего клапанный модуль, сообщен с секциями камеры рабочей жидкости с оправкой, проходящей через внутренние полости трубчатого корпуса по разные стороны относительно упорного кольца, и герметично перекрыт от наружной поверхности клапанного модуля резьбовой пробкой клапанного модуля, с возможностью извлечения тестируемого перепускного клапана и установки другого тестируемого перепускного клапана. Технический результат заключается в обеспечении определения времени гидравлической задержки перепускных клапанов перед их установкой в кольцевые клапаны в процессе сборки гидравлических ясов, а в компоновке низа бурильной колонны с ясом - в повышении надежности освобождения от прихвата бурильной колонны в скважине, в предотвращении несанкционированного срабатывания яса, а также разрушения долота вследствие ударов о твердую породу в забое скважины. 8 ил.

Формула