скважинный ловитель

Формула изобретения

1. Скважинный ловитель, включающий корпус с тяговым органом и располагаемый в его полости подпружиненный в осевом направлении шнек с хвостовиком, шламосборником и приводом для вращения шнека в виде винтовой несамотормозящей пары, отличающийся тем, что тяговый орган выполнен в виде каната, соединенного с хвостовиком шнека с возможностью их относительного проворота, корпус - в виде перевернутого стакана с режущей кромкой на нижнем торце, а хвостовик шнека - ступенчатой формы, при этом шнек снабжен подшипниковым узлом, установленным на хвостовике между дном стакана и пружиной, а корпус - ударным механизмом, размещенным на хвостовике шнека между верхним торцом корпуса и узлом соединения тягового органа с канатом, и имеющим осевой канал с проходным диаметром меньше, чем диаметр большей ступени хвостовика шнека, причем ход шнека больше, чем расстояние между нижним торцом ударного механизма и верхним торцом хвостовика шнека большей ступени.

2. Ловитель по п.1, отличающийся тем, что шламосборник выполнен в виде контейнера с перфорированным днищем, расположенным ниже верхнего торца спиральной лопасти шнека.

3. Ловитель по п.1, отличающийся тем, что ударный механизм выполнен в виде диска.

4. Ловитель по п.1, отличающийся тем, что ударный механизм снабжен регулировочными шайбами, свободно размещенными на меньшей ступени хвостовика шнека с упором их в большую ступень.

5. Ловитель по п.1, отличающийся тем, что режущая кромка на нижнем торце корпуса образована наружной цилиндрической и внутренней конической поверхностями.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу, а именно к ловителям посторонних предметов, находящихся на забое скважины.

Известен скважинный ловитель, содержащий корпус с коронкой, магнит и установленный в полости коронки под магнитом шнек с хвостовиком, приводом и диском, имеющим вырез для пропуска посторонних предметов (см. авторское свидетельство СССР №968326, кл. Е 21 В 31/08, 1981).

Недостатком указанного ловителя является значительная энергоемкость процесса захвата посторонних предметов, связанная с необходимостью вращения всей колонны труб, на которой ловитель опускается в скважину.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является скважинный ловитель, включающими тяговый орган, корпус и располагаемый в его полости подпружиненный в осевом направлении шнек с хвостовиком, шламосборником и приводом для вращения в виде винтовой несамотормозящей пары (см. авторское свидетельство СССР №1016481, Е 21 В 31/08, 1982).

Недостатком данного ловителя является малая надежность из-за сложной конструкции и недостаточная эффективность, связанная со значительными затратами труда и времени на проведение спускоподъемных операций и однократностью использовании привода в виде винтовой пары, т.к. хвостовик шнека после разового опускания на забой фиксируется в своем крайнем верхнем положении подпружиненным элементом.

В связи с изложенным технической задачей изобретения является повышение надежности и эффективности работы ловителя за счет упрощения конструкции и снижения затрат на проведение спускоподъемных операций.

Поставленная задача решается тем, что в скважинном ловителе, включающем тяговый орган, корпус и располагаемый в его полости подпружиненный в осевом направлении шнек с хвостовиком, шламосборником и приводом для вращения в виде винтовой несамотормозящей пары, согласно изобретению тяговый орган выполнен в виде каната, соединенного с хвостовиком шнека с возможностью их относительного проворота, корпус - в виде перевернутого стакана с режущей кромкой на нижнем торце, а хвостовик шнека - ступенчатой формы, при этом шнек снабжен подшипниковым узлом, установленным на хвостовике между дном стакана и пружиной, а корпус - ударным механизмом, размещенным на хвостовике шнека между верхним торцом корпуса и узлом соединения тягового органа с канатом и имеющим осевой канал с проходным диаметром меньше, чем диаметр большей ступени хвостовика шнека, причем ход шнека больше, чем расстояние между нижним торном ударного механизма и верхним торцом хвостовика шнека большей ступени.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что:

- шламосборник выполнен в виде контейнера с перфорированным дном, расположенным ниже верхнего торца шнековой спирали;

- ударный механизм выполнен в виде диска с осевым каналом, диаметр которого меньше диаметра большей ступени хвостовика шнека;

- ударный механизм снабжен регулировочными шайбами, свободно размещенными на хвостовике шнека меньшей ступени с упором их в ступень хвостовика большого диаметра;

- режущая кромка на нижнем торце корпуса образована наружной цилиндрической и внутренней конической поверхностями.

Выполнение тягового органа в виде каната, соединенного с хвостовиком шнека с возможностью их относительного проворота, обеспечивает сокращение затрат времени на спускоподъем ловителя в несколько раз.

Выполнение корпуса в виде перевернутого стакана и подвеска его на хвостовике шнека через пружину и подшипниковый узел позволяет использовать корпус как привод для "зарядки" пружины, т.е. для вращения шнека при установленном на забой корпусе, а выполнение корпуса с режущей кромкой на нижнем торце, образованной наружной цилиндрической и внутренней конической поверхностями, совместно с ударным механизмом позволяет повысить кпд работы ловителя благодаря эффективному внедрению корпуса в "шламовую подушку" на забое скважины и выдавливанию металлических предметов в сторону оси корпуса под лопасти шнека.

Указанная схема выполнения привода шнека позволяет повысить эффективность работы ловителя за счет многократной подзарядки пружины путем подъема шнека над забоем.

Выполнение шламосборника в виде контейнера с перфорированных днищем обеспечивает удаление мелкого шлама при многократном подъеме ловителя, при этом в шламосборнике остается только металлический шлам (зубья шарошек, твердосплавные зубки, подшипники и т.п.), а также крупные фракции породного шлама.

Выполнение ударного механизма в виде диска, оснащение его регулировочными шайбами и схема их установки позволяет решать поставленную техническую задачу наиболее простыми средствами.

На прилагаемом чертеже представлен общий вид предложенного ловителя в продольном разрезе.

Скважинный ловитель содержит тяговый орган в виде каната 8, корпус 1 в виде перевернутого стакана с режущей кромкой 16 на нижнем торце, образованной внутренней конической 17 и наружной цилиндрической 18 поверхностями и осевым винтовым каналом 2 на внутренней поверхности, шнек 3 со спиральной лопастью 4 и шламосборник 5. В своей верхней части шнек 3 имеет хвостовик 6 ступенчатой формы, соединенный канатным замком 7 с тяговым органом 8 с возможностью взаимного проворота. На шнеке 3 выше спиральной лопасти 4 расположен диск 9 с винтовой наружной поверхностью, образующей совместно с винтовым каналом 2 корпуса 1 несамотормозящую пару для вращения шнека 3 при приложении к последнему осевого усилия при неподвижном корпусе 1. В качестве привода для этой пары используется пружина сжатия 10, расположенная между диском 9 и подшипниковым узлом 11, установленным между пружиной 10 и верхней частью корпуса 1, имеющего отверстие 12 для размещения хвостовика 6. Шламосборник 5 выполнен с перфорированным днищем 13, расположенным ниже верхнего торца 14 спиральной лопасти 4 шнека. Количество и диаметры перфорационных отверстий 15 на днище 13 выполняются в зависимости размеров фракций шлама. Для повышения эффективности работы ловителя он снабжен ударным механизмом, выполненным в виде полого диска 19, и регулировочными шайбами 20, имеющими проходной диаметр меньше, чем диаметр большей ступени хвостовика 6 шнека 3. Ударный механизм 19 и регулировочные шайбы 20 установлены на хвостовике 6 шнека 3 меньшего диаметра и имеют осевой канал с проходным диаметром меньше, чем диаметр большей ступени хвостовика 6 шнека 3.

Скважинный ловитель работает следующим образом. Подвешенный на канате 8 грузоподъемного механизма ловитель опускают в скважину, при этом масса корпуса 1 и ударного механизма 19 определены из расчета равенства их массы полной рабочей деформации пружины 10. Шнек 3 при полностью сжатой пружине 10 в подвешенном положении ловителя находится в своем верхнем положении, при котором нижний торец корпуса 1 располагается ниже спиральной лопасти 4 на величину деформации пружины 10. При подходе к забою ловитель притормаживают до скорости 1-3 м/сек, т.к. при скорости свободного падения корпус 1 "теряет" вес, пружина 10 находится в разжатом положении, а ловитель - в "неработоспособном" состоянии. В момент установки ловителя на забое с пружины 10 снимается действие веса корпуса 1 и она начинает разжиматься и перемещает с вращением вниз шнек 3 благодаря несамотормозящей приводной паре 2-9. При этом ударный механизм 19 наносит удар по корпусу 1 и внедряет его в "шламовую подушку" на забое скважины, причем благодаря конической внутренней поверхности 17 нижнего торца корпуса находящиеся на забое посторонние предметы и шлам смещаются в сторону оси корпуса, где они захватываются и транспортируются в шламоприемник 5 спиральной лопастью 4 шнека 3. Затем ловитель приподнимают на несколько метров над забоем, "заряжая" пружину 10 весом подвешенного на ней корпуса 1 и ударного механизма 19, и производят повторный сброс на забои. Мелкие фракции шлама во время спускоподъема ловителя вымываются из шламосборника 5 благодаря наличию в его днище 13 отверстий 15. Необходимое количество сбрасываний ловителя на забой определяется опытным путем, а качество очистки забоя контролируется визуальным осмотром его шламосборника 5 после подъема из скважины. Количество регулировочных шайб 20 и их толщина, а также соотношение между ходом шнека 3 и расстоянием между нижним торцом диска 19 и верхним торцом регулировочных шайб 20 или ступенью большего диаметра хвостовика 6 шнека 3 (при использовании ловителя без регулировочных шайб 20) определяется зашламованностью забоя скважины, а также количеством и размером посторонних предметов, которые необходимо извлечь из скважины.

Преимуществами предложенного ловителя по сравнению с прототипом являются: многократное снижение трудозатрат и времени на его спускоподъем, более простая конструкция, повышение эффективности в работе путем повышения его кпд за счет возможности многократного сброса на забой (т.е. путем многократного повторения операции по захвату предметов на забое) и возможности дохождения до забоя скважины через "шламовую подушку" благодаря использованию ударного механизма и предложенной конструкции нижнего торца корпуса.