Продавочная пробка

1221323 2метром, соответствующим диаметру поперечного сечения трубы на участкечастицы. При дальнейшем движениипробки в сужении частица 5 оттесняется в пределы действия меньшего по, диаметру элемента, тогда как элемент большего диаметра при встречеповерхности 4 сужения отгибаетсяВ результате последовательного перемещения по наклонной поверхности иот элемента к элементу частица выталкивается за пределы сужения по- .следним элементом, диаметр которогоравен наименьшему внутреннему диаметру трубы.иПроникновению твердых частиц вконтактную зону сопрягаемых тел стыльной стороны манжеты препятствует прокладка 3 из проницаемого упругого материала, поскольку наружныйдиаметр этой прокладки равен диаметру цилиндра.На фиг.4 отражено положение частицы 5 округлой формы в момент началавзаимодействия с наклонной поверхностью 4 и элементом манжеты. Несмотря на касание частицы 5 элемента 1 контакт между ними не учитывается, поскольку этот элемент на последующем этапе движения отгибаетсяи теряет связь с частицей. ИАЕ )Г АР 1Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при цементировании скважин с использованием продавочных пробок для разделения жидкостей и зачистки внутренних поверхностей труб.Цель изобретения, - улучшение зачистки внутренней поверхности труб с переменным диаметром.На фиг,1 представлена схема вытеснения манжетой твердой частицы в начале сужающегося участка, на фиг.2 - то же, в средней части сужаю щегося участкаф на фиг.3 - то же, пр выходе из сужающегося участка в цилиндрическое гнездо", на фиг 4 - расчетная схема к определению параметров манжеты при движении пробки в сужающемся участке," на фиг.5 - то же при движении пробки в расширяющемся участке.Пробка состоит из манжеты 1, выполненной в виде пакета упругих плос ких элементов, закрепленных на корпусе 2. Первый упругий плоский элемент со стороны корпуса снабжен прокладкой 3 из упругого проницаемого материала, например поролона. Переход трубы из одного диаметра в другой образует коническую поверхность 4. Элементы манжеты 1 изготовлены, например, из пружинного стального листа. Они выполнены с радиальными и35 равномерно распределенными по окружности прямоугольными или клиновидными вырезами от наружного края элемента (диаметр 1 ) до недеформируемого в процессе работы внутреннего его участка (диаметр д ), причем наибольшая ширина выреза принята равной Ь 8 , а количество вырезов определено по формулеП(Д-с)45Количество элементов,п, манжеты определяется с учетом разности наибольшего Й ,и наименьшего Р; радиусов труб (устройств) и найден ной величины М , т.е. разности радиусов двух соседних элементов, по формуле:гоОХ Ьч 1ЬКУдаление"с поверхности сужающихся 55 труб частицы 5, условный диаметр которой равен заданному или больше его, производится элементом манжеты с диаНа движущуюся частицу действуют силы тяжести, силы взаимодействия ее с другими составляющими суспензии, лобового сопротивления,и трения о наклонную поверхность, Результирующие этих сил выражены реакциямв опорных точках 4 и 6 при касании частицей 5 кромки элемента 1 и наклонной поверхности 4. Вытеснение частицы с наклонной поверхностью возможно только в том случае, если при движении обеспечено вращение ее относительно точки А против часовой стрелки. При этом частица, опираясь на элемент в точке Д , скользит вниз по наклонной поверхности, Силы нормального давления и трения соз" дают моменты вращения относительно точки А , Моменты сил тяжести и лобового сопротивления противоположны по направлению и в структурированной жидкости малы по величине, что позволяет пренебречь влиянием этих моментов на вращение частицы, Таким образом, условие вытеснения можно записать в виде неравенства(13) згде Ас и АР - плечи действия вращающих сил М и Г относительно точки А.Но силы АЕ и АР связаны зависир: 1 а) (2)где- коэффициент трения.Подставляя (2) в (1), находимЕ с АЕ/др (3)Величину определяют из ЛЕОАЕ =АЭ 1 ГТСК 1 М АД:Сд -СА (5) Иэ ЙОСА находим:с 1 д(6)Поскольку толщина элемента манжеты равна Ь, а радиус частицыВ тоСОС =г (7)Подставив (7) в (6); находим(9)Подставляя (9) и (8) в (5), находим:АА:-Ь ).сФ( оС - - 1 т . (10)а после подстановки (10) в (4) )Ет (Г - Ь) соаапаЕп)-Р. (11)ДЛя НаХОждЕНИя ВЕЛИЧИНЫ )ЕР раС- сматриваем равную ей величину 5)=(17)Го(Г.Ь) а 1 п+СоаБоиРазность радиусов ьй двух контактирук)щих между собой элементовманжеты определяется равенствомЙй =АССР +сА (18)Из Ь СЬМ 5Иа иаь МО:г . ЕИ: . ГТогда С"ВпПо формуле (19)) ЬК=Г +- 2 г 1-1.1 Иные зависимости определяются дляслучая вытеснения частицы с поверхности расширяющегося конуса (фиг.5).Используя схему расчета, приведеннуюе находим:(22)Г-(Г -Г ) аП+ЙГЬ-Ь СоаГ-+ Ь ) БЕтд25 йй= + 1 гЬЬ (23)СоЗ с(с1Сравнивая результаты расчета толщины элемента манжеты по формулам(17) и (22), убеждаемся в том, чтопри равных углах вытеснение частицы с 30поверхности сужающегося конуса требует применения более тонких пластин.Следовательно, определение толщиныэлемента манжеты должно производиться с учетом более жестких условий,выражаемых зависимостью (17).Величина же Ь К при равных углаха( наименьшая в случае расчета поформуле (23) при вытеснении частицы сс поверхности конуса, расширякщегося 40 в направлении двжения. Таким образом, при наличии в трубах расширяющихся и сужающихся участков с одинаковой конусностью расчет Ь Й производится по формуле (23).В общем случае при переменных углах 4- толщина элемента и разностьрадиусов Й) контактирующих междусобой элементов определяются по наименьшим значениям, вычисленным поформулам (17), (22), (21) и (23),П р и м е р. Пробка предназначенадля вытеснения цементной суспензии с.наполнителем из колонны труб с неравнопроходным центральным канал 1 ом.Максимальный и минимальный радиусыканала 109 и 77 мм. Диаметр первогоэлемента манжеты д с учетом размера канала трубы 109 ик, диаметр1221323 20 ъ)30 Принимаем т =7,недеформируемого внутреннего участка с 60 мм. Угол наклона Ы поверхности сужений и расширений коси труб 10 . Наименьший условныйрадиус г твердой частицы, подлежащий вытеснению из труб, 2 мм, Коэффициент трениячастицы .горнойпороды о стальную поверхность трубв промывочной жидкости 0,1. Определяем толщину Ь элемента манжеты методом последовательных приближений по формуле (17).Первоначально принимаем Ь =0,3 мм. Тогда0,100 ( 0,349Хотя неравенство правомерно, различие в величинахслишком велико. Сближаем значения, полагая, что Ь равно 1,0 мм. ТогдаО, 100О, 175При Л =1,25 мм0,100 (0,105Следовательно, для условий вытес кения частицы с поверхности сужения толщину элемента манжеты можно принять равной 1,25 мм.Определяем толщину элемента манжеты на участке расширения по формуле (22). При Ь =1,25 мм 0,100 (0,287.При Ь =1,80 мм 0,100 ( 0,138При Л =1,90 мм 0,100 0,113Из двух значений. Л , равных1,25 и 1,9 мм, принимаем наименьшее,т.е. Ь =1,25 мм,Используя формулы. (21) и (23).для условий сужений и расширений втрубах, находим разность радиусовдвух соседних элементов манжетыйй=4,24 мм, Ьй=3,34 мм.Условиям сужений и расширенийвместе взятых соответствуетнаименьшее значение дй , т.е.Р =3,34 мм,Количество вырезов ь в каждомэлементе манжеты определяем по форму=ле ,6(д-д )6 К3,14(109-60)3 34 ч 46При кратности трем или четыремпринимаем ь =48.Количество элементов т манжетыопределяем по формулей -йгпса х109-87 . дй- 1 п 6 6,3,3461221323Составитель Н.ЧепигаРедактор М.Циткина Техред Л.Олейник Корректор С.Черни Заказ 1560/38 Тираж 548 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент"; г. Ужгород, ул, Проектная, 4