Патент 416

Приспособление для автоматического тартания

 

«

I

Ф О р г Г,./Ю 2

ПАТЕНТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ № 416 1

ОПИСАНИЕ приспособления для автоматического тартания.

К дополнительному патенту В. А. Покшишевского, заявленному

8 ноября 1922 года (заяв. свид. № 75980). (Первоначальный патент выдан тому же лицу 15 сентября 1924 года за №. 415).

0 выдаче патента опубликовано 30 июня 1925 года.. Действие патента распространяется на 15 лет от 15 сентября 1924 года. л.

Предлагаемое приспособление для автоматического тартания имеет целью такое видоизменение приспособления, описанного в патенте № 415, при котором двигатель не реверсируется и система, состоящая из автоматической желонки и отсечного шлема скважины, получает большую упругость, увеличивается время сливания и замедляется скпрость подъема желонки перед полной остановкой и переменой хода.

На фиг. 1, 2, 3 и 4 изображены два варианта желонки и отсечного шлема, на фиг. 5 реверсивный электромагнитный передатчик движения и на фиг. 6 электромагнитное управление всей системой.

Автоматическая желонка для извлечения жидкости из глубоких скважин (буровых) состоит из следующих элементов, существенно отличающих ее по устройству и по способу работы от обычно применяемых желонок: Л) собственно автожелонки, Б) отсечного шлема над скважиной, В) автоматическиреверсивного передатчика движения от мотора на тартальный барабан, Г) электромеханического управления. !

А. Автожелонка (фиг. 1) состоит из: цилиндрического сосуда (корпуса) а (7) и отъемного дна его б (2); дно б (2): желонки с его осевым стержнем d (4) подвешено к корпусу а (7) желонки через тартальный блок р (5) (фиг. 1); корпус а (7) должен иметь вес больший, нежели дно б (з) со всеми прикрепленными к нему частями (впускной, клапан с (3), осевой стержень d (4) и т. п.) и весом всей нефти, попавшей в: желонку через впускной клапан с (3)„ так что желонка, вследствие перетягивания корпуса а (7) через блок р (5>, всегда закрыта, и в пустом и в наполI ненном состоянии. Если же при поднятии желонки тартальным канатом (8), прикрепленным к желоночному блоку р (5), остановить принудительно ее дно б () и продолжать подъем блока р (5) далее, то корпус а (7) должен через блок р (5) подняться, вследствие чего желонка открывается в месте о (б) (фиг. 1 и 3), и жидкость выливается. Условие, чтобы корпус а (7) желонки перевешивал через блок дно желонки вместе с захваченной жидкостью, может быть конструктивно трудао исполнимо при наполненной желонке (т. е., когда буровая дает много нефти и желонки полные); в этом .случае может быть применен вариант устройства (фиг. 2), в котором сам впускной клапан с (3) открывающейся внутрь желонки (т. е. вверх) служит .одновременно и дном желонки и также, .как и раньше, подвешен к корпусу а (7) через блок Р (5); но, в этом случае, необходимо условие — что клапан (дно) с (3) желонки с его стержнем d (4) и весом расположенной над ним жидкости перетягивает корпус а (7) и, таким образом, желонка с жидкостью остается закрытой; чтобы она открылась для выливания жидкости, необходимо при подъеме принудительно остановить самый корпус а (7) желонки, а блок р (5) подымать далее, что очевидно из фиг. 2; корпус а (7) желонки ниже дна — клапана снабжается .люками г (7) для выпуска и впуска жидкости, а ниже люков г (7) особым ,запорным диском о, (9) (фиг. 2). Для возможности вышеупомянутых принудительных остановок одного из элементов системы (дна при варианте 7 или корпуса при варианте ), в первом случае (фиг. 1) дно б (з) желонки получает диаметр несколько больший, .нежели корпус а (7), а во втором случае (фиг. 2) самый корпус а (7) получает в его самой нижней части ушире.ние диаметра м (70) (фиг. 2) на упомянутом запорном диске корпуса б, (9).

Общим в обоих вариантах является подвешивание дна желонки к ее корпусу через блок, так что желонка открывается лишь в том случае, если при подъеме блока (а вместе с ним и же.лонки с дном) принудительно остансвить один из ее элементов (дно или корпус) и продолжать подъем далее.

Соотношеиие весов корпуса с одной стороны, дна и попавшей в желонку .жидкости с другой, таково, что же.лонка закрыта (путем перевешивания через блок одного из подвешенных элементов) в наполненном состоянии.

Принудительная остановка одного из элементов желонки, необходимая для ее открытия, производится так называемым .„отсечным шлемом скважины".

Б. Отсечный шлем скважины (фиг.

1 и 2) состоит из короткой направляющей трубы Н (rs) (из обычного железа для клепаных буровых труб с пистонным или сварным швом), диаметра несколько меньшего, нежели последняя обсадная труба скважины (так что труба свободно входит в скважину), с приклепанным к ее верхней части конусом

Ш (») из листового железа, при чем верхнее отверстие этого конуса имеет диаметр меньший, нежели диаметр дна б (2) желонки по варианту или запорного диска 6, (9) корпуса по варианту

, так что дно желонки б (з) или запорный диск б, (9) не проходит в это отверстие и при подъеме желонки через отверстие шлема должно остано виться (отсечка) и всем своим профилем запереть верхнее отверстие шлема (т. е. отверстие самой скважины), нижний же диаметр шлемового конуса делается значительно больше диаметра скважины; поверхность шлема служит для стекания нефти в какой либо приемник.

Направляющая труба H (rr) может быть сделана не только меньшего, но и несколько большего, нежели обсадная труба (первая) диаметра; в этом случае она, конечно, вставляется не внутрь обсадной трубы, а надевается на нее.

Система, состоящая из автоматической желонки и отсечного шлема скважины, является существенной частью всех намечаемых устройств и работает следующим образом (фиг. 3 и 4):

Когда желонка подымается (фиг. 3), ее корпус а (г) проходит свободно в верхнее шлемовое отверстие, дно же ее б (з), будучи большего диаметра, не может пройти через него, принудительно останавливается, после чего тартальный канат ю (8), поднимая корпус желонки дальше через блок Р (5), открывает внизу желонки большой люк Л (zg), через который нефть свободно выливается на боковую поверхность шлема Ш (s ), а по ней стекает в приемник А (4); попасть обратно в скважину нефть не может. так как последняя плотно запирается диском дна б (з) желонки.

Для придания всей системе упругости, увеличения времени сливания и погашения скорости подъема желонки перед полной остановкой и переменой хода, следует допустить, чтобы шлем с его направляющей трубой также несколько приподнимался после того, как открытие желонки дойдет до отказа, т. е. делается невозможным обрыв желонки; поднятие шлема используется в дальнейшем, как элемент управления системой.

По второму варианту система работает также точно, с той лишь разницей, что не проходит через шлемовое отверстие (т. е. принудительно останавливается) не дно, а самый корпус желонки, вследствие имеющегося внизу

его запорного диска б, (9) с уширением м (so) (фиг. 2 и 4).

Подъемная часть системы, как и при всяком тартании, состоит из обычного тартального барабана и двигателя (нефтяного или электромотора — что для системы безразлично).

Для автоматического управления системой необходимо: 1) Чтобы при самом низком положении желонки (уже наполнявшейся) спуск ее переключался на подъем, т. е. чтобы тартальный барабан менял направление вращения).

2) Чтобы в конце подъема (т. е. за несколько сажен до верха скважины) скорость подъема была уменьшена (во избежание удара между дном желонки и шлемом в верхней его части). 3) Чтобы при самом верхнем положении желонки движение тартального каната вверх автоматически переключалось на движение его вниз (т. е. чтобы тартальный барабан менял направления вращения).

Для производства этих трех операций используются три определенные положения элементов системы, именно:

1) Нижнее положение желонки, отмечаемое в буровой определенным числом витков тартального каната, смотанных с барабана. 2) Первое (предварительное) верхнее положение желонки, отмечаемое в буровой определенным числом витков, намотанных на тартальный барабан. 3) Подъем (отсечка) шлема на скважине.

Реверс вращения тартального барабана может быть автоматически получен двумя способами: a) переключением на электродвигателе, если таковой имеется в системе, б) переключением на механической передаче движения от электродвигателя (или другого двигателя) к тартальному барабану. Переключение электродвигателя не вполне удобно, так как сопряжено с установкой ряда аппаратов и отзывается вредно как на системе электродвигателя, так и на электрической сети, питающей его. Поэтому предлагается способ реверсирования тартального барабана на самой передаче движения, а не на электромоторе, т. е. в дальнейшем предполагается, что электродвигатель (или вообще какой либо двигатель системы) имеет определенное направление вращения и работает без перерыва.

В, Реверсивный электромагнитный передатчик движения устроен следующим образом (фиг. 5). На валу в (75) укреплена коническая зубчатка 3, (16) и, кроме того, насажена, но не укреплена (свободно вращается) еще одна точно такая же зубчатка З (17); зубчатки 3, (76) и 3, (77) сцеплены промежуточной конической шестерней 3, (78), вследствие чего они при всех обстоятельствах вращаются в разные стороны. Между зубчатками З (16) и

3 (77) на том же валу в (15) насажен, но не закреплен шкив И, (19), передающий движение на шкив тартального барабана. Между шкивом И, (79) и каждой из зубчаток 3, (16) и

3, (17) возможно электромагнитное сцепление с заклиниванием (или без него, смотря по потребным усилиям), достигаемое возбуждением магнитного потока в дисках зубчаток 3> (76) и

3, (17), являющихся кольцевыми электромагнитами с обмотками ед (27) и е, (22), а ток возбуждения передается через контактные кольца S> (23) и Ь; (24). Приводной шкив передатчика И, (20) приводится в движение ремнем от какого либо двигателя: из фиг. 5 очевидно, что шкив Л, (19) должен менять направление вращения, смотря по тому, сцеплен ли он (электромагнитным путем) с зубчаткой 3 (16) илн

3, (77).

Г. Электромагнитное управление всей системой производится и устроено следующим образом (фиг. 6). На станине тартального барабана устанавливается

„валик управления (фиг. 6) И (25), приводимый в вращение от главной оси барабана цепочной или зубчатой передачей t (2б); тогда определенному числу оборотов оси барабана соответствует определенное точное число оборотов валика управления; валик снабжен по всей своей длине винтовой резьбой; при передаче вращения от оси барабана, желательно число оборотов валика управления уменьшить в определенное число раз (имеет значение для глубоких скважин); по „валику управления" движется гайка V (г7) с отростком D (г8) („дирижер"), без вращения, так как последнее задерживается линейкой L, (г9); таким образом гайка (дирижер D (г8)) имеет лишь поступательное движение вдоль оси валика управления, и двум крайним положениям желонки (верхнему и нижнему), между которыми по барабану навертывается или спускается совершенно определенная длина тартального каната; этому соответствуют два крайних совершенно определенных положения гайки и отростка D (28) (дирижера), так как для достижения этих положений требуется определенное число оборотов главного тартального барабана.

Во всей системе автожелонки и ее вспомогательных частей получаются три совершенно определенных момента:

1) Правое крайнее положение дирижера

D, (28д). 2) Левое крайнее положение дирижера D, (282) и 3) Момент поднятия отсечного шлема.

Как видно из прилагаемой (примерной) схемы включения проводов, этими тремя моментами и соответствующими им механическими положениями и регулируется система возбуждений и реверса передачи на барабан, именно:

1) При крайнем правом положении дирижера D (28,) (фиг. 6) включается (дирижером) ток возбуждения зубчатки

3, (7б) и выключается возбуждение 3, (7 7), т. е. барабан начинает тянуть вверх. 2) При крайнем левом положении дирижера D (28,), включается какая либо система сопротивлений или других устройств для уменьшения числа оборотов электродвигателя (или другого двигателя). 3) При подъеме шлема Ш (72) (фиг. 6) включается возбуждение зубчатки 32 (7 7) и выключается 3, (76), как видно из схемы, т. е. барабан в самом верхнем положении меняет направление вращения и начинает опускать желонку вниз.

ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

1. Видоизменение приспособления длв автоматического, тартания, описанного в патенте № 415, отличающееся тем, что вместо указанных в и. 1 клапана в днище желоики на стержне и запорной тарелки применяется подвешенная желонка а (7) с отъемным, подвешенным к стержню дном б (г) и с свободно лежащим клапаном с (3) (фиг. 1).

2. Видоизменение приспособления для автоматического тартания, описанного в. патенте ¹ 415, отличающееся тем, что указанный в п. 1 тартальный шлем связан с ведущей в скважину направляющей трубою Л (77), перемещающейся при ходе желонки для смягчения удара желонки о шлем и воздействия на переключатель хода (фиг. 1, 3, 4).

3. При указанном в п.п. 1 и 2 приспособлении совокупное применение: а) автоматического реверсивного передатчика движения, состоящего из закрепленныхх на оси в (75), конической зубчатки 3, (7б) с электромагнитной обмоткой вд (zr) и шкива И, (го) и из незакрепленных на той же оси второй зубчатки 3, (r 7) с обмоткой e., (гг) и сплошного диска — шкива И (9), при чем обмотки соединены с кольцевыми контактами Sä (гу) и 5, (y) на той же оси, а на особой оси помещается вспомогательная сопряженная с зубчатками 3, (г7) и 3, (z6), третья зубчатка 3., (т8) и в) устройства, служащего для электромагнитного управления работы желонки, отсечного шлема и реверсивного передатчика и состоящего из вращающегося от передачи У (гб) валика управления И (гг), связанного передачей с осью тартального барабана и снабженного резьбой для двигающейся по нему гайки Г(г7) с дирижером D (г8) для переключения с верхнего хода, с нижнего на верхний и для предварительного верхнего замедления хода (фиг, 5 и 6). 3