Автоматический ограничитель для скважинного инструмента с гидравлическим управлением
Формула / Реферат
Гидравлическая система управления может использоваться на скважинном штуцере и характеризуется возможностью перемещения ограничителя перемещения для скользящей муфты при помощи отдельных механизмов j -образного (байонетного) паза для избирательного перемещения ограничителя в любое из двух противоположных направлений. Более того, клапан может быть пошагово открыт периодическим изменением давления открывающей камеры. Клапан может быть моментально закрыт приложением давления на закрывающую камеру. После закрытия клапан может принять свое предшествующее открытое положение или другие выбранные менее открытые положения реконфигурацией ограничителя перемещения. Пока клапан находится в закрытом положении, для возврата его в предшествующее открытое положение, к открывающей камере должны быть приложены один или более циклов давления, после чего клапан вновь открывается до положения, предшествующего закрытому положению.
Текст
(51) 21 23/00 (2011.01) 21 41/00 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Гидравлическая система управления может использоваться на скважинном штуцере и характеризуется возможностью перемещения ограничителя перемещения для скользящей муфты при помощи отдельных механизмовобразного (байонетного) паза для избирательного перемещения ограничителя в любое из двух противоположных направлений. Более того, клапан может быть пошагово открыт периодическим изменением давления открывающей камеры. Клапан может быть моментально закрыт приложением давления на закрывающую камеру. После закрытия клапан может принять свое предшествующее открытое положение или другие выбранные менее открытые положения реконфигурацией ограничителя перемещения. Пока клапан находится в закрытом положении, для возврата его в предшествующее открытое положение, к открывающей камере должны быть приложены один или более циклов давления,после чего клапан вновь открывается до положения,предшествующего закрытому положению.(74) Тагбергенова Модангуль Маруповна Тагбергенова Алма Таишевна Касабекова Найля Ертисовна(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ОГРАНИЧИТЕЛЬ ДЛЯ СКВАЖИННОГО ИНСТРУМЕНТА С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ Изобретение относится к системе управления свежинными инструментами с гидравлическим управлением и в частности клапанами по типу скользящей муфты, которые работают во множестве положений, включая полностью открытое и полностью закрытое положения. Уровень техники изобретения. Поток флюидов во время процесса добычи регулируется клапаном, называемым штуцером. Типичная конструкция штуцера включает тело,имеющее ряд боковых отверстий, и скользящую муфту, имеющую соответствующие расположению в теле отверстия. Гидравлическая система используется для перемещения встраиваемой муфты в противоположных направлениях. Гидравлическая система также предназначена для управления перемещением встраиваемой муфты в широких пределах двумя различными способами, подробно описанными ниже. В циклах приложения и сброса давления конструкция- образного (байонетного) паза заставляет штырь следовать за - образным пазом. Выступ на подвижном элементе вместе со штырем также следует за гарнитурой, определяемойобразными пазами, и при каждом цикле приложения и сброса давления выступ будет сталкиваться с другим неподвижным ограничителем перемещения,что, в свою очередь, будет определять различную степень (процент) открытия клапана. В одной известной конструкции штуцера НСМ-А,предлагаемой,- образный паз позволяет встраиваемой муфте перемещаться из диффузионного положения, где она не полностью закрыта, в различные открытые положения при помощи гарнитуры- образных пазов, имеющей два открытых прохода,для дополнительного перемещения выступа так, чтобы клапан мог перейти в полностью открытое или полностью закрытое положения ( 2005/0263279). С целью модифицирования этого клапана разработана гидравлическая система управления для перемещения встраиваемой муфты на строго определенное расстояние в каждом цикле приложения давления. При сбросе давления во второй части каждого цикла встраиваемая муфта сохраняет свое местоположение,оставаясь неподвижной, и следующее приложение давления с приращением переместит встраиваемую муфту на величину, зависящую от перемещенного объема поршня. С каждым приложением давления к другой линии управления встраиваемая муфта будет перемещаться в полностью закрытое положение. Ниже подробно описаны вышеупомянутые конструкции и их недостатки, которые привели к разработке настоящего изобретения. Со ссылкой на фиг. 1 и 2, корпус 10 клапана содержит линии управления 12 и 14, которые простираются вдоль противоположных сторон поршня 16. Поршень 16 присоединен к встраиваемой муфте 18 для тандемного(последовательного) движения. Встраиваемая муфта 18 имеет дырчатую структуру 20, которая перемещается вверх и вниз синхронно и раздельно с 2 отверстиями 22 в корпусе 10. Уплотнения 24 и 26 охватывают отверстия 22 так, что когда отверстия 20 находятся не между уплотнениями 24 и 26,клапан полностью закрыт. С другой стороны, когда отверстия 20 находятся между уплотнениями 24 и 26, как показано на фиг. 1, тогда клапан находится в диффузионном положении, при котором небольшой поток может проходить между отверстиями 20 и 22 через диффузор 28. Приложение давления попеременно между линиями 12 и 14 вызывает соответствующее движение штыря 30 в гарнитуре 32- образных пазов. Рядом отдельных ступеней ограничители перемещения 34 определяют,насколько шире откроется клапан за каждый цикл давления. Другая половина каждого цикла включает выступ 36, опускающийся на одно то же место 38 для определения диффузионного положения,показанного на фиг. 1. В каждом цикле давления,выступ 36 опускается на другую ступень 34 для задания другого приращения открытия. После предопределенного числа циклов выступ 36 может опуститься в место 40, обозначающее полностью закрытое положение, когда отверстия 20 больше не находятся между уплотнениями 24 и 26. В то же время в следующем цикле клапан может перейти в полностью открытое положение, когда выступ 36 будет иметь возможность продолжить свое движение при помощи паза 41, пока он не придет в контакт с ограничителем 42. Эта конструкция не позволяет закрыть клапан единственной командой. Также после закрытия конструкции обычно требуется множество команд для повторного открытия клапана до требуемого положения. Этот режим работы может привести к дополнительному износу отверстий 20 и 22. В ряде случаев в процессе работы скважинных инструментов возникает необходимость в перемещении клапана до разных процентов раскрытия, но при этом на следующем шаге может потребоваться закрыть клапан мгновенно без проделывания каких либо дополнительных действий. Конструкция, показанная на фиг. 1 и 2, не может проделать этого. Конструкция, позволяющая это сделать, показана на фиг. 3. В каждом цикле клапан может открываться пошагово больше и перейти в диффузионное положение, когда поток флюидов через клапан полностью приостановлен. В результате была создана клиновидная форма избирательного открытия без возможности быстрого закрытия пропуском любой части последовательности, проиллюстрированной наобразном пазе на фиг. 2. Фиг. 4 представляет модификацию первичной конструкции на фиг. 1 и 2, которая работает по принципу использования предопределенного перемещенного объема для получения предопределенного перемещения встраиваемой муфты. Вместо перехода в почти закрытое положение в каждом цикле, встраиваемая муфта сохраняет свое местоположение, оставаясь неподвижной, пока следующий цикл не толкнет ее силой конечной величины,пропорциональной перемещенному объему гидравлической жидкости. Другая особенность этой системы состоит в том, что она может быть мгновенно закрыта приложением давления по одной из линий управления. Конструкция на фиг. 4 включает следующие компоненты линия 44 прикладывает открывающее давление на механизм и связана с линиями 48 и 46. Линия 48 прикладывает давление на поршень 50. Линия 46 прикладывает давление на плунжер 76,который связан с поршнем 74, линии 68, 66 и 90 передают давление с механизма управления на клапан 62, чтобы вызвать открытие клапана. Линия 92 передает давление на клапан, чтобы вызвать его закрытие. Поршень 50 используется для перемещения клапана с полностью закрытого положения в диффузионное положение (так как показано на фиг. 1). Поршень 74 используется для перемещения клапана последовательно в различные открытые положения. Пружина 84 (не показана) заставляет поршень 74 переместиться влево, когда давление сбрасывается в линии 44. Поверхность 86 плунжера 76 позволяет жидкости обойти плунжер 76 во время его движения влево. Ниже описана работа этой системы управления. Начальное приложение давления на линию 44 передается через линию 48, вызывая перемещение поршня 50 вправо, пока он не остановится и уплотнится у передней поверхности 94. Это заставляет жидкость в камере 64 пройти по линиям 66 и 90, вызывая перемещение клапана 62 из закрытого положения в диффузионное положение. Длительное приложение давления на линию 44,которая также связана через линию 46 с плунжером 76, вызовет перемещение плунжера 76 и поршня 74 к правой пружине сжатия 84 и движение жидкости в камере 70 через линии 68 и 90, перемещая клапан 62 из диффузионного положения в первое открытое положение. В этой точке сброс давления в линии 44 позволит пружине 84 переместить поршень 74 и плунжер 76 влево. Конструкция плунжера 76 включает поверхность 86, которая позволяет жидкости из линий 44 и 46 обойти плунжер 76 во время такого движения влево. Поршень 50 не перемещается и остается в контакте с передней поверхностью 94. Второе приложение давления на линию 44 передастся через линию 46 плунжеру 76,вызывая его повторное перемещение вправо,которое побуждает жидкость проходить из камеры 70 через линии 68 и 90 к клапану 62, перемещая клапан 62 из открытого положения номер 1 в открытое положение номер 2. Такой сброс и приложение давления на линию 44 заставляет клапан 62 последовательно перемещаться в открытые положения 3, 4, 5 и т.д. Каждый раз, как только вышеупомянутая последовательность открытия прерывается сбросом давления в линии 44, совместно с приложением давления в линии 92, достигается полное закрытие клапана 62. Во время закрытия жидкость выпускается из клапана 62 по линии 90 в линии 68 и 66. Выпускаемый поток в линии 68,каждый раз с помощью пружины 84, вынуждает поршень 74 и плунжер 76 переместиться полностью влево. Поток, выпускаемый по линии 66, вынудит поршень 50 к перемещению полностью влево. Длительно выпускаемый поток из клапана 62 проходит через линии 90 и 66 к камере 64 и затем через обратные клапаны 54 и 52 проходит в линии 48 и 44, которые позволяют вывести на поверхность выпускаемый поток. В этот момент клапан 62 полностью закрыт. Затем клапан 62 может быть повторно открыт, как описано выше, приложением давления на линию 44. Однако следует отметить,что возврат клапан 62 в предыдущее открытое положение (которое имело место до закрытия) может потребовать многократное приложение давления на линию 44. Также следует отметить,что присутствие любого количества газа в камерах 70 и 64 может повлиять на способность поршня 50 и плунжера 76 перемещать клапан 62 точно к следующему открытому положению. Настоящее изобретение представляет систем у управления для гидравлически управляемого клапана, например, которая позволяет открытие с приращением ступенчато периодическим приложением давления к открывающей камере. Сброс давления в открывающей камере приводит систему в нейтральное положение. Приложение давления к закрывающей камере закрывает клапан перемещением встраиваемой муфты в закрытое положение. Повторное приложение давления после закрытия на открывающей стороне возвращает клапан в положение, в котором он находился до закрытия. С другой стороны, клапан 62 из диффузионного положения в первое открытое положение. В этой точке сброс давления в линии 44 позволит пружине 84 переместить поршень 74 и плунжер 76 влево. Конструкция плунжера 76 включает поверхность 86, которая позволяет жидкости из линий 44 и 46 обойти плунжер 76 во время такого движения влево. Поршень 50 не перемещается и остается в контакте с передней поверхностью 94. Второе приложение давления на линию 44 передается через линию 46 плунжеру 76,вызывая его повторное перемещение вправо,которое побуждает жидкость проходить из камеры 70 через линии 68 и 90 к клапану 62, перемещая клапан 62 из открытого положения номер 1 в открытое положение номер 2. Такой сброс и приложение давления на линию 44 заставляет клапан 62 последовательно перемещаться в открытые положения 3, 4, 5 и т.д. Каждый раз, как только вышеупомянутая последовательность открытия прерывается сбросом давления в линии 44, совместно с приложением давления в линии 92, достигается полное закрытие клапана 62. Во время закрытия жидкость выпускается из клапана 62 по линии 90 в линии 68 и 66. Выпускаемый поток в линии 68, каждый раз с помощью пружины 84, вынуждает поршень 74 и плунжер 76 переместиться полностью влево. Поток,выпускаемый по линии 66, вынудит поршень 50 к перемещению полностью влево. Длительно выпускаемый поток из клапана 62 проходит через линии 90 и 66 к камере 64 и затем через обратные клапаны 54 и 52 проходит в линии 48 и 44, которые 3 позволяют вывести на поверхность выпускаемый поток. В этот момент клапан 62 полностью закрыт. Затем клапан 62 может быть повторно открыт, как описано выше, приложением давления на линию 44. Однако следует отметить, что возврат клапана 62 в предыдущее открытое положение (которое имело место до закрытия) может потребовать многократное приложение давления на линию 44. Также следует отметить, что присутствие любого количества газа в камерах 70 и 64 может повлиять на способность поршня 50 и плунжера 76 перемещать клапан 62 точно к следующему открытому положению. Настоящее изобретение представляет систему управления для гидравлически управляемого клапана, например, которая позволяет открытие с приращением ступенчато периодическим приложением давления к открывающей камере. Сброс давления в открывающей камере приводит систему в нейтральное положение. Приложение давления к закрывающей камере закрывает клапан перемещением встраиваемой муфты в закрытое положение. Повторное приложение давления после закрытия на открывающей стороне возвращает клапан в положение, в котором он находился до закрытия. С другой стороны периодическое приложение давления на закрывающую камеру может позволить впоследствии вновь открыть клапан на любой малый процент открытия по сравнению с положением, в котором он находился до закрытия. Чтобы открыть клапан на процент открытия, который больше открытого положения, в котором он находился до закрытия, давление периодически прикладывается к открывающей линии. Прорезь- образного паза используется для периодического приведения клапана к приращению процента открытия одной половины- образных пазов, в то время как на отдельном- образном пазе периодичные изменения позволяют установить клапан в следующем открытом положении с требуемым процентом открытия, остающийся закрытым пока происходит выполнение цикла. Периодические изменения у любого из отдельных- образных пазов позволяют переустановить ограничитель перемещения для встраиваемой муфты. В основном периодичность- образного паза создает соответствующее вращение в направлении удаления или втягивания ограничителя перемещения для встраиваемой муфты. Давление, приложенное к открывающей камере,всегда побуждает встраиваемую муфту переместиться по направлению к подвижному ограничителю перемещения. Давление,приложенное к закрывающей камере, всегда побуждает встраиваемую муфту к ее полностью закрытому положению,имеющему место на расстоянии от подвижного ограничителя перемещения. Эти и другие особенности настоящего изобретения будут более очевидны из описания предпочтительного варианта изобретения и соответствующих чертежей, которые приложены ниже, с учетом того, что формула изобретения определяет полностью весь и эквивалентный объем изобретения. Сущность изобретения 4 Гидравлическая система управления может использоваться на скважинном штуцере и имеет особенность, заключающуюся в передвижении ограничителя перемещения для скользящей муфты при помощи отдельных механизмов-образных пазов для избирательного перемещения ограничителя в любое из двух противоположных направлений. Клапан может быть с приращением открыт периодическим приложением давления на открывающую камеру. Клапан может быть мгновенно помещен в закрытое положение приложением давления на закрывающую камеру. После закрытия клапан может принять свое прежнее открытое положение или другие выбранные менее открытые положения реконфигурированием ограничителя перемещения, пока клапан остается в закрытом положении. Для достижения более высокого процента открытия после закрытия, к открывающей камере должны быть приложены один или более циклов давления после того, как клапан вновь открыт в положение, в котором он находился до закрытия. Краткое описание чертежей Фиг. 1 - вид в разрезе известного клапанаштуцера в диффузионном положении Фиг. 2 - вид клапана, изображенного на фиг. 1,показывающий что часть его - образных пазов открыта вращением Фиг. 3 показывает прогрессию процента открытия в зависимости от цикла давления на клапан,изображенный на фиг. 1 Фиг. 4 - схематическое представление другой известной системы управления для клапана,изображенного на фиг. 1, которая действует по принципу перемещения предопределенного объема жидкости Фиг. 5 - прогрессия процента открытия с каждым циклом для клапана, изображенного на фиг. 1, при помощи системы управления, изображенной на Фиг. 6 - вид в разрезе системы управления настоящего изобретения в нейтральном положении Фиг. 7 - вид вдоль линии разреза 7-7 на фиг. 6 Фиг. 8 - вид вдоль линии разреза 8-8 на фиг. 6 Фиг. 9 - вид в разрезе системы управления в нейтральном положении с закрытым клапаном Фиг. 10 - вид системы, изображенной на фиг. 9,во время цикла открытия Фиг. 11 - вид системы, изображенной на фиг. 10,показывающий завершение цикла открытия Фиг. 12 - вид системы, изображенной на фиг. 11,показывающий закрытое положение Фиг. 13 - расположение открывающегообразного паза, показывающее движение штыря на поршне и как он перемещает- образный паз и Фиг. 14 показывает, как штырь, изображенный на фиг. 13, представляет собой пружину,нагруженную к отклонению в сторону,позволяющему ему выйти из- образного паза, не перемещая- образный паз. Подробное описание предпочтительного варианта Далее фиг. 6 показывает встраиваемую муфту 18 для клапана на фиг. 1. Настоящее изобретение направлено на систему управления, и одно ее применение относится к клапану основной конструкции, показанной на фиг. 1, хотя предполагается использование данной системы на других скважинных инструментах. Как показано на фиг. 6 имеются две линии управления 100 и 102,которые проходят от поверхности. Линия 100 разветвляется на линии 104 и 106 и линия 102 разветвляется на линии 108 и 110. Линия 104 проходит в открывающий канал 112 в теле 114. Линия 108 проходит в закрывающий канал 116 в теле 114. Поршень 118 определяет открывающую камеру 120 и закрывающую камеру 122 между ним и телом 114 при помощи уплотнений 124, 126 и 128. Поршень 118 имеет шпонку 130, которая проходит по прорези колес 132 в теле 114 для ограничения движения поршня 118 только в продольном направлении без соответствующего вращения. Поршень 118 поддерживает штырь 134 верхнегообразного паза и штырь 136 нижнего-образного паза. Штырь 134 может избирательно входить и выходить из гарнитуры 138- образных пазов на ограничителе перемещения 142 для вращения ограничителя перемещения 142 накручиванием по резьбе 144 для приближения верхнего конца 146 ограничителя к поверхности 148, являющейся частью тела 114. Это выполняется периодическим вводом и выводом штыря 134 в и из гарнитуры 138-образных пазов как описано ниже. Аналогично штырь 136 может входить в контакт с гарнитурой 140- образных пазов, находящихся на ограничителе перемещения 142,как это выполняется с гарнитурой 138- образных пазов. Периодический ввод и вывод штыря 136 в и из гарнитуры 140- образных пазов приводит к скручиванию с резьбы 144 и отведению конца 146 ограничителя от поверхности 148. Пружина 150 побуждает поршень 118 к выводу вправо штыря 134 из гарнитуры 138- образных пазов и пружина 152 побуждает поршень 118 к выводу влево штыря 136 из гарнитуры 140- образных пазов. Фиг. 13 и 14 иллюстрируют изобретение на примере штыря 134. На фиг. 13 показано, что штырь 134 может быть перемещен в тандеме с поршнем 118 в противоположных направлениях 154. Пока поршень 118 движется к пружине сжатия 150,штырь 134 перемещается в положение 156. От этой точки при дальнейшем движении вдоль ограничителя перемещения 142 штырь 134 поворачивает ограничитель 142 в направление 158,при этом штырь 134 скользит по наклонной плоскости 160 вращаемого ограничителя перемещения 142. Когда штырь 134 достигнет положения 162, поршень 118 не сможет переместиться к пружине сжатия 150. В этой точке приложенное давление, которое перемещает поршень 118 в этом направлении, сбрасывается, и пружина 150 изменяет на обратное направление движения поршня 118, но все также вдоль продольного пути 154. Повторно поршень 118 переключается на шпонку 130 в теле 114 и не может вращаться. В результате штырь 134 под действием пружины 150 скользит вниз по поверхности 164 в системы на других скважинных инструментах. Как показано на фиг. 6 имеются две линии управления 100 и 102, которые проходят от поверхности. Линия 100 разветвляется на линии 104 и 106 и линия 102 разветвляется на линии 108 и 110. Линия 104 проходит в открывающий канал 112 в теле 114. Линия 108 проходит в закрывающий канал 116 в теле 114. Поршень 118 определяет открывающую камеру 120 и закрывающую камеру 122 между ним и телом 114 при помощи уплотнений 124, 126 и 128. Поршень 118 имеет шпонку 130,которая проходит по прорези (колее) 132 в теле 114 для ограничения движения поршня 118 только в продольном направлении без соответствующего вращения. Поршень 118 поддерживает штырь 134 верхнего- образного паза и штырь 136 нижнегообразного паза. Штырь 134 может избирательно входить и выходить из гарнитуры 138-образных пазов на ограничителе перемещения 142 для вращения ограничителя перемещения 142 накручиванием по резьбе 144 для приближения верхнего конца 146 ограничителя к поверхности 148, являющейся частью тела 114. Это выполняется периодическим вводом и выводом штыря 134 в и из гарнитуры 138-образных пазов как описано ниже. Аналогично штырь 136 может входить в контакт с гарнитурой 140-образных пазов, находящихся на ограничителе перемещения 142,как это выполняется с гарнитурой 138- образных пазов. Периодический ввод и вывод штыря 136 в и из гарнитуры 140- образных пазов приводит к скручиванию с резьбы 144 и отведению конца 146 ограничителя от поверхности 148. Пружина 150 побуждает поршень 118 к выводу вправо штыря 134 из гарнитуры 138- образных пазов и пружина 152 побуждает поршень 118 к выводу влево штыря 136 из гарнитуры 140- образных пазов. Фиг. 13 и 14 иллюстрируют изобретение на примере штыря 134. На фиг. 13 показано, что штырь 134 может быть перемещен в тандеме с поршнем 118 в противоположных направлениях 154. Пока поршень 118 движется к пружине сжатия 150,штырь 134 перемещается в положение 156. От этой точки при дальнейшем движении вдоль ограничителя перемещения 142 штырь 134 поворачивает ограничитель 142 в направление 158,при этом штырь 134 скользит по наклонной плоскости 160 вращаемого ограничителя перемещения 142. Когда штырь 134 достигнет положения 162, поршень 118 не сможет переместиться к пружине сжатия 150. В этой точке приложенное давление, которое перемещает поршень 118 в этом направлении, сбрасывается, и пружина 150 изменяет на обратное направление движения поршня 118, но все также вдоль продольного пути 154. Повторно поршень 118 переключается на шпонку 130 в теле 114 и не может вращаться. В результате штырь 134 под действием пружины 150 скользит вниз по поверхности 164 в положение 166. Поскольку пружина 150 продолжает давить на поршень 118, штырь 134 вынужден переместиться в поперечном к движению поршня 118 направлении 168 и в зависимости от отклонения 5 пружины 170. Такое перемещение позволяет штырю 134 скользить вниз по наклонной поверхности 174 к положению 172 без вращения ограничителя перемещения в направлении, противоположном к направлению 158. Сопротивляясь этой тенденции,ограничитель перемещения переместится в противоположном направлении 158, поскольку движение штыря 134 из положения 166 в положение 172 создаются шагом и силами трения в резьбе 144. Высвобожденная из гарнитуры 138- образных пазов перемещением из положения 172 в положение 176 в процессе отклонения на поршне 118 от пружины 150, пружина 170 может переместить штырь 134 в положение, изображенное на фиг. 14. Таким образом, штырь 134 размещается в положении 178, готовый повторить ранее описанный цикл и с приращением повернуть ограничитель перемещения 142 по направлению к плечу 146, и в свою очередь позволяет встраиваемой муфте 18 перемещаться далее для следующего приращения открытия клапана. Этот процесс может быть повторен от закрытого положения клапана через множество приращений, которые могут быть выполнены гарнитурой 138- образных пазов для открытия клапана, до его полностью открытого положения. Как только произойдет полное открытие клапана, движение поршня 118 должно быть повторено в противоположном направлении, при этом штырь 136 будет избирательно входить и выходить из гарнитуры 140- образных пазов для вращения его в направлении 180, чтобы отвести конец 146 от поверхности 148. Штырь 136 является пружиной, нагруженной так, что она может взаимодействовать с гарнитурой 140-образных пазов способом, описанным выше для штыря 134,взаимодействующего с гарнитурой 138- образных пазов, но движение ограничителя перемещения 142 происходит в направлении 180, а не 158. Нужно отметить, что, хотя штыри 134 и 136 описаны как являющиеся нагруженными пружинами, тот же результат может быть получен размещением гарнитур 138 и 140- образных пазов на муфтах,поджатых пружинами, которые проходят над ограничителем перемещения 142, в то время как штыри 134 и 136 неподвижно соединены с поршнем 118. Нужно далее отметить,что давление,приложенное на линию 100, передается в линию 106, это побуждает встраиваемую муфту 18 перемещаться по направлению к ограничителю перемещения 142. В то же самое время, давление также прикладывается на линию 104 и в камеру 120 для перемещения поршня 118 и штыря 134 в избирательное сцепление с гарнитурой 138 образных пазов. С каждым приложением давления на линию 100 встраиваемая муфта подталкивает ограничитель перемещения 142 и штырь 134 вращает ограничитель перемещения 142 по резьбе 144, чтобы приблизить или удалить конец 146 от поверхности 148. При каждом сбросе давления в линии 100 штырь 134 выталкивается из гарнитуры 138- образных пазов действием пружины 150. Сброс давления в линии 100 не перемещает 6 встраиваемую муфту 18. Поскольку циклы давления в линии 100 повторяются, клапан открывается с приращением, но сохраняет свое местоположение,оставаясь неподвижным в каждой части сброса давления каждого цикла. Приращения открытия предпочтительно являются одинаковыми по величине, но при сбросе давления они не происходят. Различные приращения открытия могут быть достигнуты изменением длины и/или угла наклона в гарнитуре 138-образных пазов. При приложении циклов давления на линию 102,давление в линии 110 вынуждает встраиваемую муфту 18 закрыться. Повторные приложение и сброс давления на линию 102 не будут выводить встраиваемую муфту из ее закрытого положения. Приложение таких циклов через линию 108 приведет к входу и выходу штыря 136 в и из гарнитуры 140- образных пазов для поворота ограничителя в направлении 180 и скручивания с резьбы 144,чтобы отвести ограничитель перемещения 142 от поверхности 148. Таким образом, клапан может быть помещен там, где он находился первоначально до закрытия,приложением давления на линию 102 так, что в следующий раз после начального цикла давления в линии 102 последующий цикл давления в линии 100 откроет клапан на тот же процент, на который он был открыт до закрытия. С другой стороны,клапаном, закрытым в любом заданном положении приложением давления по линии 102, можно управлять без открытия его циклами давления в линии 102. При этом затем, когда цикл давления будет приложен к линии 100, клапан можно сначала открыть в положение, отличающееся от того, в котором он находился до закрытия первым циклом давления в линии 102. В другом режиме работы,после того, как клапан закрыт циклом давления в линии 102, он может затем быть открыт следующим небольшим приращением путем добавления одного цикла к линии 102 с последующим циклом в линии 100. Переход к следующему большему приращению открытия от закрытия циклом в линии 102 достигается первым циклом только в линии 100,чтобы заставить клапан открыться в положение, в котором он находился до закрытия, и затем добавлением такого количества циклов по линии 100,которое необходимо для дальнейшего открытия клапана. Нужно отметить, что, как только клапан придет в полностью открытое положение циклами давления в линии 100, он не может быть возращен приложением давления на линию 100 к менее открытому положению. Это имеет место из-за того,что ограничитель перемещения 142 передвинут вращением его по резьбе 144. Когда ограничитель перемещения 142 находится в его самом близком положении к поверхности 148, означающем полностью открытое положение встраиваемой муфты 18, она отдалена от ограничителя 142 давлением в линии 106. Ограничитель 142 должен вращаться в направлении 180 циклами давления в линии 108 для перевода ограничителя перемещения 142 множеством требуемых приращений в новое положение, необходимое для клапана, чтобы быть в положении, когда он открыт циклом давления в линии 100. Фиг. 9 показывает части в положении без приложения давления на линии 100 и 102 и пружины 150 и 152, удерживающие штыри 134 и 136 на поршне 118 соответственно вне гарнитур 138 и 140- образных пазов. На фиг. 10 показано, что давление прикладывают к линии 100 для сцепления штыря 134 с гарнитурой 138- образных пазов, пока сила сжатия возвращает пружину 150 в исходное положение. На фиг. 11 показано, что давление сбрасывается в линии 100 и нейтральное положение обоих штырей 134 и 136 вне соответствующихобразных пазов допускается ослабленной пружиной 150. Наконец на фиг. 12 показано, что давление прикладывают к линии 102, вызывая сцепление штыря 136 с гарнитурой 140- образных пазов, для поворота ограничителя перемещения 142 в направлении 180. Настоящее изобретение обеспечивает подвижный ограничитель перемещения, который позволяет возрастающее открытие клапана последовательным перемещением ограничителя перемещения, используя гидравлическое давление для циклического изменения встраиваемой муфты 18 под его воздействием. Цикл в последовательности от полностью закрытого до полностью открытого положений может быть выполнен рядом циклов давления, прикладываемых на линию 100. Каждое приложение давления на линию 102 вынуждает клапан закрыться. Если каждый следующий цикл давления будет производиться на линию 100, клапан вернется в открытое положение, в котором он находился до закрытия. Если следующий цикл или циклы давления после начального цикла на линию 102 будут одним или более дополнительными циклами на линию 102, то клапан не будет открываться, но каждый цикл будет отводить ограничитель перемещения 142 все дальше от поверхности 148 так, что следующее приложение давления на линию 100, приведет к открытию клапана,но только до положения, в котором он менее открыт по сравнению с положением, в котором он находился до закрытия. Штыри 134 и 136, которые направляются соответствующими гарнитурами 138 и 140 образных пазов, являются предпочтительно пружиной,нагруженной так, чтобы штыри смогли выйти из соответствующих-образных пазов, без перемещения их соответствующими- образными пазами в направлении, противоположном соответствующему заданному направлению движения. В то время как ограничитель перемещения 142 показан приспособленным использованием резьбы 144,-образный паз может также использоваться для сдвига его положения, поскольку поршень 118 двигается вперед-назад. В то время как система управления показана используемой в предпочтительном варианте со штуцером, она может использоваться с другими скважинными инструментами, которые приводятся в движение последовательностью отдельных,дискретных перемещений для соответствия требованиям скважины. Нужно отметить, что вышеприведенное раскрытие изобретения выполнено с чисто иллюстративной целью на предпочтительном варианте воплощения изобретения и не должно рассматриваться как ограничение объема изобретения, обозначенного приложенной формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Скважинный инструмент, включающий корпус, отличающийся тем, что содержит элемент,способный избирательно двигаться в указанном корпусе указанный элемент подвижен по отношению к единственному подвижному ограничителю перемещения для определения множества положений указанного подвижного элемента. 2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что далее включает систему управления для совершения избирательно возвратного или поступательного движения в осевом направлении указанного элемента, указанный ограничитель перемещения соединен в рабочем состоянии с указанной системой управления для дискретного осевого движения для определения множества положений контакта между указанным ограничителем перемещения и указанным элементом относительно указанного корпуса. 3. Инструмент по п.2, отличающийся тем, что указанная система управления предназначена для перемещения избирательно указанного элемента и указанного ограничителя перемещения в тандеме или отдельно указанного элемента или указанного ограничителя перемещения. 4. Инструмент по п.3, отличающийся тем, что указанная система управления гидравлически связана с указанным элементом и указанным ограничителем перемещения и указанное гидравлическое соединение с указанным ограничителем перемещения далее включает поршень с гидравлическим управлением, движение которого в противоположном направлении трансформируется во вращение указанного ограничителя перемещения по резьбе, на которой он установлен. 5. Инструмент по п.4, отличающийся тем, что движение указанного поршня в первом направлении направлено на перемещение указанного ограничителя перемещения от указанного элемента и движение указанного поршня во втором направлении,противоположном указанному первому направлению, изменяет на обратное направление движения указанного ограничителя перемещения. 6. Инструмент по п.5, отличающийся тем, что указанный поршень связан с указанным ограничителем перемещения при помощи, по меньшей мере, одной гарнитуры- образных пазов и указанный поршень зафиксирован от вращения указанным телом. 7.Инструмент по п.6, отличающийся тем, что указанный поршень связан с указанным ограничителем перемещения отдельными 7 гарнитурами- образных пазов, представляющими противоположные направления,так,что взаимодействие между множеством штырей и их соответствующими колеями, которые определены указанными гарнитурами- образных пазов,приводит к вращению указанного ограничителя перемещения в противоположных направлениях по указанной резьбе. 8. Инструмент по п.7, отличающийся тем, что указанный поршень выполнен с возможностью смещения в противоположных направлениях для вывода из зацепления указанного множества штырей с их соответствующими колеями, когда гидравлическое давление не приложено к указанной системе управления. 9. Инструмент по п.8, отличающийся тем, что указанная система управления далее включает открывающую гидравлическую линию и закрывающую гидравлическую линию, указанная открывающая гидравлическая линия предназначена,при приложении давления, перемещать указанный элемент к указанному ограничителю и указанный поршень в том же направлении, что и указанный элемент, и противодействовать указанной силе смещения так, что первый указанный штырь,установленный на указанном поршне, входит в свою соответствующую колею, связанную с указанным ограничителем перемещения, для переустановки его в направлении движения указанного поршня во время приложения давления указанной открывающей гидравлической линией вращением указанного ограничителя перемещения. 10. Инструмент по п.9, отличающийся тем, что сброс давления в указанной открывающей гидравлической линии позволяет осуществление указанного смещения для изменения направления движения указанного поршня на обратное по отношению к направлению при приложении давления в указанной открывающей гидравлической линии, после чего указанный первый штырь перемещается в направлении, поперечном к указанному поршню, и противодействует силе смещения, чтобы позволить указанному первому штырю выйти из его соответствующей направляющей без вращения указанного ограничителя перемещения. 11. Инструмент по п.10, отличающийся тем, что последовательные циклы приложения и сброса давления в указанной открывающей гидравлической линии предназначены для последовательного перемещения указанного ограничителя перемещения в первом направлении к первому конечному положению указанный корпус,включающий проход, избирательно прегражденный указанным элементом, указанный проход является менее загражденным при взаимодействии указанного элемента с указанным ограничителем перемещения в указанном первом конечном положении указанного ограничителя. 12. Инструмент по п.11, отличающийся тем, что указанная закрывающая гидравлическая линия под давлением способна перемещать указанный элемент от указанного ограничителя и указанный поршень в 8 том же направлении, что и указанный элемент, и противодействовать указанной силе смещения так,что второй указанный штырь, установленный на указанном поршне,входит в свою соответствующую колею, связанную с указанным ограничителем перемещения, для переустановки указанного ограничителя перемещения в направлении движения указанного поршня во время приложения давления указанной закрывающей гидравлической линией вращением указанного ограничителя перемещения. 13. Инструмент по п.12, отличающийся тем, что сброс давления в указанной закрывающей гидравлической линии позволяет осуществление указанного смещения для изменения направления движения указанного поршня на обратное по отношению к направлению при приложении давления в указанной закрывающей гидравлической линии, после чего указанный первый штырь способен переместиться в направлении, поперечном к указанному поршню, и противодействовать силе смещения, чтобы позволить указанному первому штырю выйти из его соответствующей направляющей без вращения указанного ограничителя перемещения указанный элемент,остающийся неподвижным, в положении, где указанный проход в указанном корпусе более загражден, во время указанного сброса давления указанной закрывающей гидравлической линии и во время последующих циклов приложения и сброса давления указанной закрывающей гидравлической линии. 14. Инструмент по п.13, отличающийся тем, что циклы последовательного приложения и сброса давления в указанной закрывающей гидравлической линии позволяют последовательно перемещать указанный ограничитель перемещения в противоположном к первому направлении ко второму конечному положению. 15. Инструмент по п.12, отличающийся тем, что указанный элемент снова принимает то же положение в указанном проходе, в котором он находится при приложении давления в указанной закрывающей гидравлической линии, если, после сброса давления в указанной закрывающей гидравлической линии, который следует за ее начальным состоянием под давлением, следует немедленное приложение давления указанной открывающей гидравлической линией. 16. Инструмент по п.2, отличающийся тем, что указанный элемент расположен в проходе потока через указанный корпус и избирательно принимает положения в и между открытым и закрытым положениями указанного прохода указанная система управления способна последовательно перемещать указанный ограничитель перемещения в первом направлении для определения положений указанного элемента,которые постепенно устраняют сужение указанного прохода, поскольку указанный элемент входит в контакт с указанным ограничителем перемещения. 17. Инструмент по п.16, отличающийся тем, что указанная система управления способна помещать указанный элемент в указанное закрытое положение с началом движения указанного ограничителя перемещения во втором направлении,противоположном указанному первому направлению. 18. Инструмент по п.17, отличающийся тем, что указанная система управления способна удерживать указанный элемент в указанном закрытом положении,пока указанный ограничитель перемещения перемещается последовательно в указанном втором направлении. 19. Инструмент по п.17, отличающийся тем, что указанная система управления может перемещать указанный элемент из любого незакрытого положения до закрытого положения и непосредственно возвращать указанный элемент в незакрытое положение, в котором он находился до закрытия. 20. Инструмент по п.18, отличающийся тем, что указанная система управления может перемещать указанный элемент из любого незакрытого положения в закрытое положение и непосредственно возвращать указанный элемент в незакрытое положение, в котором он находился до закрытия.
МПК / Метки
МПК: E21B 23/00, E21B 41/00
Метки: гидравлическим, скважинного, управлением, ограничитель, автоматический, инструмента
Код ссылки
<a href="https://kz.patents.su/12-25189-avtomaticheskijj-ogranichitel-dlya-skvazhinnogo-instrumenta-s-gidravlicheskim-upravleniem.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Автоматический ограничитель для скважинного инструмента с гидравлическим управлением</a>
Предыдущий патент: Способ и устройство для получения губчатого железа
Следующий патент: Способ извлечения жидких углеводородов из подземного пласта (варианты)
Случайный патент: Способ извлечения палладия из отработанных катализаторов на основе оксида алюминия