Пульсационный насосный агрегат

(51) М.Кл з Г 04 В 4/001." 15 В 9(02 Государственный комитет по делам изобретений н открытий(45) Дата опубликования описания 28,10.80(71) Заявитель Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(54) ПУЛ ЬСАЦИ ОН Н Ь 1 Й 1 Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано при геологоразведочных работах для промьгвки буровых скважин с использованием подземных вод в условиях поглощения промывочной жидкости;Известен погвужной насосный агрегат,двигатель которого выполнен с распреде. лительными клапанами, управляемымипоршнем при его реверсировании путем" ме О ханического воздействия. Клапаны двигателя расположены в крышках его цилиндров, имеющих отверстия для прохода рабочего агента и установки толкателей 11.Недостаток указанного насосного агрегата состоит,в невозможности согласования работы распределителя рабочего агента в двигателе с процессами нагнетания и всасывания жидкости в рабочей полости насоса, т. е. при нормально работающем по гружном двигателе может не работать насосная часть агрегата, а контроль за их работой с поверхности затруднен.Известен также погружной пульсационный насосный агрегат для промьгвки буро .вых скважин, содержащий погружной распределительный механизм двигателя с впускным и выпускным клананами -связанный посредством тяги с его поршнем, расположенным в цилиндре, и насос; Седла з 0 распределительных клапанов выполнены в крышке цилиндра двигателя и соединены общей тягойна которой размещечы пружины, предназначенные для переброски клапанов при переходе их через мертвоеположение 21.Недостаток описанного погружного насосного агрегата состоит в том, что рабочий цикл распределителя сжатого воздуха не связан с процессами нагнетания и всасывания жидкости в рабочей полости,насоса, так как давление рабочегоагента (воздуха) формируется в распределителе, а не в рабочей полости насоса. В связи с этим давление воздуха может оказаться недостаточным для нагнетания жидкости на забой скважины, что неизбежно вызовет зашламовывание скважины и прижог ,породоразрушающего инструмента. Кон,струкция пневматического распределителя сложна, так как имеющие большую длин внутренние поверхности цилиндров распределителя и насоса, а также тягу. (шток) необходимо обрабатывать с высокой степенью точности. Кроме того, для привода пневматического распределителя требуется большой расход сжатого, воздуха, так,как последний расходуется в течение всего рабочего цикла механизма, в течение одной половины рабочего цикла воздух расхо20 25 30 35 40 со стороны нижней полости насоса. Кактолько при своем движении вниз шарики 45 50,55 60 дуется длявозвращения йорШйевой группы распределителя в исходное верхнее положение (нагнетание жидкостй в акважинуне происходит), а в течение второй половины ра,бочего цикла механизма воздух расходуе-.ся для нагнетания жидкости в скважину.Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции иповышение надежности путем согласования .работы распределителя спроцессами нагнетания и всасывания промывочной жидкости в рабочей полости насоса.Это достигается тем, что распределительный механизМ имеет дополнительный "поплавковый клапан, установленный с возможностью осевого перемещения относи., тельно тяги и-расположенный над поршнем, причем последний со стороны верхнего торца снабжен седлом для взаимодействия с упомянутым поплавковым клапаном и сквозными осевыми отверстиями, а со стороны нижнего торца - "подпрунинен.На фиг. 1 изображен продольный разрез пульсационного погружного насосного агрегата с положением деталей узла распределительного механизма в верхнем крайнем положении (при нагнетании жидкости из рабочей полости насоса в скважину);,на фиг. 2 - то же, детали узла распределительного механизма в нижнем положении (при"-всасывании жидкости из затрубного пространства скважины).Описываемый погружной пульсационный насосный агрегат (фиг, 1) состоит из корпуса 1, соединенного своей " верхней частью со втулкой 2, а нижней - с цилиндром 3, выполненным с отверстиями для " размещения всасывающего клапана 4 и "нагнетательното клайана 5 опирающегося на пружину б, В центральном канале втулки 2 расположен затвор 7, опирающийся на пружину 8, спусковой золотник 9 й шарики-фиксаторы 10, В центральном канале затвора 7 размещен хвостовик 11 вый"ск ного клапана 12 и пружина 13. Втулка 2 верхней частью соединена посредством патрубка 14 с клапанной коробкой 15, имеющей каналы 16 и 17 для прохода сжатого воздуха и размещения толкателей 18, соединенных с впускным клапаном 19. Клапанная коробка 15 верхней частью соединена с переходником 20, В спусковом золотнике 9 размещена тяга 21, соединенная жестко с поршнем 22, который со стороны своего верхнего торца снабжен седлом 23 для взаимодействия " с дополнительным поплавковым клапаном 24 описанноговыше расйределйтельного механизма двигателя с впускным,19 и выпускным 12 клапанами, и сквозными осевыми отверстиями 25, а со стороны нижнего торца - подпружинен пружиной 26.Упомянутый дополнительный поплавковый клапан 24 установлен с возможностью осевого перемещения относительно тяги 21 и расположен над поршнем 22,Пульсционный насосный агрегат опускается в скважину, вместе с буровым снарядом с таким расчетом, чтобы. он стал нижеуровня столба жидкости в скважине. При этом жидкость через клапан 4 заполнит внутреннюю полость корпуса насоса 1 и может подняться в бурильные трубы ваше насоса. Дополнительный поПлавковый клапан 24 займет верхнее положение (фиг. 1),поокольку он легче жидкости, Таким образом в исходном положении впускной,клапан 19 распределительного механизма двигателя открыт, выпускной его клапан 12 закрыт (эа счет действия пружины 8), а поплавковый .клапан 24 упирается в спусковой золотник 9. При подаче сжатого воздуха в бурильные трубы от компрессора, он пройдет через отверстие в переходнике 20, каналы 17 в клапанной коробке 15, зазор между втулкой 2 и затвором 7 в полость, корпуса 1, и начнется вытеснение промывочной жидкости через нагнетательный клапан 5 на забой скважины, Поплавковый клапан 24 опустится вместе с жидкостью и перекроет осевые отверстия 25 в поршне 22 Проход воздуха через отверстия 25 прекратится, и в полости насоса начнет повышаться давление. Под давлением сжатого воздуха поршень 22 опустится вместе с тягой 21, спусковым золотником 9, затвором 7 и шариками-фиксаторами 10, Ход поршня 22 и затвора 7 вниз вызовет сжатие пружин 26 и 8, при этом клапаны 12 и 19 будут сохранять верхнее положение за -счет давления сжатого воздуха на клапан 12 снизу, т. е. фиксаторы 10 дойдут до нижней расточкн втулки 2, они уйдут в эту расточку и освободят спусковой золотник 9, который под воздействием тяги 21 переместится вниз до упора в нижние буртики затвора 7 (фиг.2). Ход затвора 7 вниз под,воздействием поршня 22 будет продолжаться до момента, пока он своими верхними внутренними буртиками не захватити не сожмет клапанную пружину И, Когда сила сжатия пружины И станет болыпе суммарного давления сжатого воздуха на клапан 12, произойдет перестановка клапанов 12 и 19 распределительного механизма двигателя в нижнее положение. Впускной клапан 19 закроется и прекратит доступ воздуха в полость насоса, а выпускной клапан 12 откроется и соединит полостЬ насоса, через выпускное окно,16, сйтмосферой. Давление в полости насоса снизится,и станет равным атмосферному и она будет заполняться жидкостью из скважины через всасывающий клапан 4 за счет гидростатического 55 давления столба жидкости в скважине., М,Э Ф:.4 ж фМФйф , .Ф, - : -- - --Ф .ГЖ-- -Ф"," Пружина 2 б разожмется и вернет поршень 22 и тягу 21 в исходное верхнее положение, а поплавковый клапан 24 всплывег вместе с заполняющей внутреннюю полость насоса жидкостью, упрется в нижний торец спускового золотника 9 и;сдвинет его вверх, пока кольцевая проточка совместится с -"- Шарикамификсаторами 10, последние заскочат в эту проточку и освободят затвор 7, который под действием сжатой пружины 10 8 переместится вверх в .исходное положение. При движении вверх затвор 7 переставит клапана 12, 19 и толкатели 18 в исходное верхнее положение. Клапан 12 перекроет выпускной, канал 1 б, а клапан 19 15 откроет впуакные каналы 17. Таким образом завершится рабочий цикл пульсационного погружного насосного агрегата и будет обеспечено согласование работы распределителя сжатого воздуха с процессом на гнетания и всасывания промывочной жидкости в рабочей полости насоса за счет установления прямой зависимости давления сжатого воздуха от гидравлических сопротивлений в буровом снаряде, на забое 25 скважины и в затрубном пространстве, а также достигнута возможность контроля интенсивности промывки скважины с поверхности по расходу сжатого воздуха. В случае прекращения циркуляции жидкости 30 в скважине, прекращает работу двигатель пульсационного насосного агрегата, что вызовет резкое повышение давления сжатого воздуха в рабочем подводящем трубопроводе. Таким образом, состояние промывки З 5 скважины может оцениваться бурильщихом по показаниям приборов, измеряющих расход и давление сжатого воздуха; обеспечивается уменьшение расхода сжатого воздуха, так как воздух расходуется толь ко в течение половины рабочего цикла распределительного механизма при нагнетании жидкости насосом в скважину, а во второй половине рабочего цикла доступ сжатого воздуха в полость насоса прекращается, Упрощается конструкция агрегата и технологичность изготовления его узлов, так как устройство не требует сложной механической обработки внутренней поверхности корпуса, в связи с чем доступно увеличение объема нагнетательной полости насоса, а значит и его производительности. Пульсационный насосный агрегат для промывки буровых скважин, содержащий погружной распределительный механизм двигателя с впускным и выпускным клапанами, связанный посредством тяги с его поршнем, расположенным в цилиндре, и насос, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности путем согласования работы распределителя с процессами;нагнетания и всасывания промывочной жидкости,в рабочей полости насоса, распределительный механизм имеет дополнительный поплавковый,клапан, установленный с возможностью осевого перемещения относительно тяги и расположенный над поршнем, причем последний со стороны верхнего торца снабжен седлом для взаимодействия с уломянутым поплавковым клапаном и сквозными осевыми отверстиями, а со стороны нижнего торца - подпружинен. Источники иноформации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР267282, кл Р 15 В 9/02, 1968.2. Саламатов М. И, и др, Совершенствование техники и технологии разведочного колонкового бурения, М., Недра, 1968, с. 95. рис. 28,769086 га 2 2 б г. тавитель Э. Гинзбург Техред О. Павлова" , Корректор С. Редакто он Тираж 729 Подп испоСР по делам изобретений и открыти ушская наб., д. 4/5 Тип. Харьк, фил. пред. Патен Заказ 1301/1294НПО Поиск Государстве113035 ф у Изд,482 ного комите Москва, Ж-МИ 1 О