Практична робота № 2

Конструкція, принцип роботи і технологічні розрахунки при застосуванні гідравлічного ударного механізму (ГУМ), збудника пружних коливань (ВУК) та пристрою для зниження гідростатичного тиску в зоні прихоплення (УЛПП) 

Для ліквідації прихоплень механічними способами застосовують ударні механізми, торпеди, оббурювання інструменту та звільнення його частинами. Суть цих методів полягає у руйнуванні глинистої кірки, сальника чи гірської породи шляхом нанесення ударно-хвильових навантажень по прихопленому інструменту (ударні механізми, торпеди) або безпосереднім механічним руйнуванням зони прихоплення (оббурювання).

Серед розмаїття конструкцій ударних механізмів найширше на практиці використовуються ГУМ та ВУК, які характеризуються відносною простотою у використанні та достатнім показником надійності.

Гідравлічний ударний механізм (ГУМ)

Гідравлічний ударний механізм призначений для ліквідації прихоплень бурильних і обсадних колон, випробувачів пластів тощо, що викликані перепадом тиску чи заклинюванням в свердловині.

У даний час ГУМ – один з надійних і простих у роботі пристроїв для ліквідації прихоплень. Він дуже ефективний при ліквідації заклинювань, спричинених падінням сторонніх предметів у свердловину, у місцях звужень, при заклинюванні в жолобах.

Основним елементом цього пристрою є заповнений маслом і герметизований ступінчастий циліндр. В нижньому (меншого діаметру) циліндрі розміщений поршень, який з’єднаний з не прихопленою бурильною колоною. Під дією сили пружності поршень повільно переміщується вверх, а, коли досягає верхнього циліндра (більшого діаметру), його швидкість різко збільшується і він наносить удар по прихопленій бурильній колоні.

Він складається зі шпинделя 1, перевідників 2 і 7, циліндра 3, що має дві камери різного діаметру, бойка 4, поршня 5 і штока 6. Вся система ГУМ герметизована й усередині заповнена маслом. Для роботи з ГУМом від'єднують не прихоплену частину колони від прихопленої за допомогою ловильного інструменту, а якщо верх прихопленої колони закінчується замковою різьбою нижнього перевідника 7, то ГУМ з'єднують із аварійною колоною. Вільному закріпленню замкової різьби нижнього перевідника із замковою різьбою аварійної колони сприяє наявність шліцевої пари між перевідником 2 і шпинделем 1. Потім бурильну колону натягають із зусиллям, що перевищує її вагу на 200-800 кН. Спочатку швидкість шпинделя з поршнем буде невеликою, тому що він рухається вгору за рахунок перетікання масла з верхньої порожнини (великої) у нижню (малу) через три послідовних отвори. Пройшовши 213 мм, поршень попадає в циліндр 3 з поздовжніми пазами. При цьому площа для проходу масла з більшої порожнини в малу збільшується більш ніж в 200 разів. Масло вільно, майже без тиску перетікає вниз, шпиндель 1, який з’єднаний з не прихопленими трубами, миттєво переміщується вверх й бойком 4 ударяє по нижньому торцю шліцевого перевідника 2, який виконує роль ковадла. Цей удар передається прихопленому інструменту через корпус циліндра 3 і перевідника 7. Для повторного удару масло переходить з нижньої (малої) порожнини циліндра у верхню, для цього на шпиндель створюють осьове, спрямоване вниз, навантаження 10-20 кН. Після перетоку масла ГУМ готовий до повторного удару.

1 - шпиндель; 2 - перевідник; 3 -циліндр; 4 - бойок; 5 - поршень;

6 - шток; 7 - нижній перевідник ; 8, 9 – отвори для заливки масла

Рис. 2.8 - Гідравлічний ударний механізм (ГУМ)

Для здійснення ударів, спрямованих вниз, ГУМ розбирають, для цього циліндр 3 разом з поршнем 5 повертають на 180° і знову збирають.

Працює ГУМ ударами вниз у такий спосіб. Колону розвантажують на величину ваги ОБТ, відбувається повільне перетікання масла з нижньої порожнини циліндра 3 у верхню. Після входу поршня в більшу порожнину тиск масла падає, ОБТ падає вниз до упору, поки торець перевідника шпинделя не вдарить по торці шліцевого перевідника 2. Цей удар передається прихопленій частини інструменту. При потребі удари повторюють. Число ударів для різних випадків коливається від 1 до 100.

Недоліки. Досвід застосування ГУМу в різних умовах показує, що при температурі в свердловині понад 100 °С його застосування недоцільно у зв’язку з тим, що зменшується в’язкість масла, яким він заповнений і сила удару падає. Схема заповнення пристрою маслом наведена на рисунку 2.9.

1, 7 – ніпель; 2, 6 – шланг; 3, 4 – пробки; 5 – ключ; 8 – заглушка;

9 – тримачі; 10 – прозора трубка; 11 – насос; 12 – наливний отвір.

Рисунок 2.9 – Схема заповнення ГУМ маслом

Для проведення цієї операції ГУМ встановлюють під кутом 45º до горизонту. Шланги 2 і 6 з’єднують з отворами ГУМа. З допомогою насоса 11 закачується масло в циліндр 3 ГУМа. В момент, коли масло повертається через шланг 6 і прозору трубку 10 насос виключають, від’єднують шланги, а отвори пристрою герметизують.

Особливості технології використання ГУМ. Працювати гідравлічним ударним механізмом треба обов'язково з безпечним перевідником, що встановлюється над ОБТ, а за його відсутності - над компоновкою низу бурильної колони.

Технічна характеристика основних типорозмірів ГУМ наведена в додатку (Е).