БУРОВОЙ АМОРТИЗАТОР Российский патент 1995 года по МПК E21B17/07 

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для амортизации динамических нагрузок.

Известен буровой амортизатор, содержащий корпус, внутри которого концентрично установлен полый вал, между корпусом и валом размещен упругодемпфирующий узел в виде дисков, закрепленных в корпусе и на валу, между которыми расположены упругие элементы передачи крутящего момента, выполненные в виде шлицевого соединения [1]
Недостатками данного решения являются невозможность гашения крутильных и радиальных колебаний, так как крутящий момент на вал корпуса передается через шлицевое соединение, а радиальные упругие элементы отсутствуют; кроме того, возможно проникновение промывочной жидкости в полость между корпусом и валом, что ведет к размыву упругих элементов и забиванию шламом полости между валом и корпусом, что выводит амортизатор из строя.

Наиболее близким к предлагаемому является наддолотный амортизатор, включающий корпус, сердечник, наружные и внутренние зажимные элементы, охватывающие эластичный элемент, причем внутри эластичных элементов размещены перпендикулярно оси амортизатора жесткие пластины секторной формы [2]
Недостатком данного технического решения оно не дает возможности изменять жесткость амортизатора, а эластичные элементы в данной конструкции работают на срез.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей бурового амортизатора путем изменения жесткости амортизатора, расширение диапазона воспринимаемых нагрузок, а также возможности установки амортизатора в любой части бурильной колонны.

Задача достигается тем, что в амортизаторе, содержащем корпус, внутри которого концентрично установлен полый вал, упругий узел, расположенный между корпусом и валом, в виде эластичных элементов и дисков, причем эластичные элементы и диски установлены на одном уровне, узел передачи крутящего момента в виде чередующихся эластичных и металлических элементов, выступы дисков корпуса и вала имеют трапециевидную форму, над и под выступами дисков расположены кольца трапециевидного сечения, эластичные элементы выполнены в виде пакета эластичных колец, причем эластичные кольца могут быть выполнены круглого, прямоугольного, с пустотами и т.д. сечения.

Все вышеперечисленные отличительные признаки позволяют сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию "новизна".

Расположение над и под выступами дисков колец позволит разместить между кольцами пакет эластичных элементов, при таком размещении эластичных элементов колец и дисков корпуса и вала возможна установка амортизатора в любой части бурильной колонны, вследствие чего он будет выполнять свои функции, причем в гашении вибрации будут участвовать все эластичные элементы.

Кроме того, наличие колец, установленных над и под выступами диском корпуса и вала, а также сборных эластичных элементов позволит регулировать жесткость амортизатора, изменяя количество эластичных элементов, заменяя их стальными кольцами, то есть расширить диапазоны воспринимаемых нагрузок. Выполнение выступов дисков корпуса и вала, а также колец трапециевидной формы позволит уменьшить высоту колец, не снижая их прочности и, соответственно, увеличить количество эластичных элементов.

Таким образом, у предлагаемого решения появляются свойства, не совпадающие со свойствами известных решений, позволяющие в целом расширить технологические возможности амортизатора. На основании этого можно сделать вывод о том, что предлагаемое соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображен амортизатор, разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Буровой амортизатор состоит из корпуса 1, полого вала 2 и размещенного между ними упругодемпфирующего узла, состоящего из дисков 3, корпуса 1 и дисков 4, вала 2, при этом выступы дисков 3 и дисков 4 размещены на одном уровне, имеют трапециевидную форму, над и под выступами дисков 3 и 4 установлены стальные кольца 5 трапециевидной формы, между кольцами 5 расположены эластичные элементы 6, выполненные в виде пакета колец.

В нижней части корпуса 1 установлен ниппель 7, имеющий резьбовой бурт, на нижнем конце вала выполнен ответный резьбовой бурт. В нижней части амортизатора размещена муфта гашения крутильных колебаний и передачи вращения состоящая из полумуфты 8 корпуса 1 и полумуфты 9 вала 2, в полумуфтах 8 и 9 выполнены углубления для эластичных 10 и металлических 11 пальцев, нижние торцы полумуфт 8 и 9 имеют кулачки 12, а ниппель 7 и вал 2 ответные выемки под кулачки 12. На валу 2 над диском 4 установлена гайка 13. В верхней части амортизатора установлен уплотняющий узел 14, расположенный между валом 2 и переводником 15.

Сборку амортизатора осуществляют следующим образом.

На вал 2 наворачивается ниппель 7, после выхода из зацепления резьб буртов вала 2 и ниппеля 7 устанавливается на вал 2 полумуфта 9 вала так, чтобы кулачки 12 вошли в ответные углубления вала 2, затем устанавливается полумуфта 8 корпуса 1, при этом ее кулачки 12 должны совпаcть с ответными углублениями ниппеля 7, в углублении полумуфт 8 и 9 устанавливаются эластичные 10 и металлические 11 пальцы, далее на вал 2 устанавливается демпфирующий узел, при этом предварительно установив между дисками 3 корпуса 1 и дисками 4 вала 2 стальные кольца 5 и эластичные элементы 6. После установки всех дисков наворачивается гайка 13.

При сборке демпфирующего узла возможна регулировка его жесткости, что достигается установкой меньшего или большего количества эластичных элементов 6, при этом необходимо установить стальные кольца 5 соответственно большей или меньшей толщины.

Собранный вал 2 устанавливается в корпусе 1, наворачивается переводник 15, установив при этом уплотняющий узел 14. Сборка окончена.

Буровой амортизатор работает следующим образом.

При установке амортизатора в любой части бурильной колонны осевые вибрационные нагрузки (как растягивающие так и сжимающие), воспринимаются равномерно каждым из эластичных элементов 6, как при установке амортизатора в нейтральном сечении колонны, так и при установке его в нижней части бурильной колонны. Это достигается тем, что выступы дисков 3 и 4 корпуса 1 расположены на одном уровне, а над и под выступами дисков 3 и 4 установлены кольца 5 трапециевидного сечения. При растягивающих и сжимающих нагрузках усилие передается через выступы дисков 3 и 4, кольца 5 на эластичные элементы 6.

Передача вращения и гашения крутильных и радиальных колебаний осуществляется с помощью эластичных пальцев 10. При износе эластичных пальце 10 вращение будет передаваться через стальные пальцы 11.

П р и м е р. Наружный диаметр корпуса амортизатора 172 мм, наружный диаметр вала в месте установки дисков 80 мм. На валу и в корпусе установлено по десять дисков 3 и 4, над и под выступами дисков установлены стальные кольца 5, а между кольцами размещено десять пакетов эластичных элементов, каждый из пакетов состоит из шести резиновых колец. Наружный диаметр дисков 3 148 мм, внутренний 135 мм, высота пакета эластичных элементов 60 мм, высота каждого кольца 10 мм, высота стального кольца 15 мм. При необходимости увеличения жесткости амортизатора из пакета эластичных элементов убирается, например, два резиновых кольца, в этом случае они заменяются стальными кольцами такого же размера резиновые или увеличивается соответственно высота стальных колец трапециевидного сечения, например убирается два кольца высотой 10 мм каждое, они заменяются двумя стальными кольцами по 10 мм каждое или высота трапециевидных колец увеличивается до 25 мм. В верхней части амортизатора установлен переводник с резьбой 3-121 для присоединения к бурильным трубам, на валу амортизатора выполнена резьба 3-117.

Таким образом, предлагаемое техническое решение является промышленно применимым.

Использование: при бурении скважин для амортизации динамических нагрузок. Сущность изобретения: буровой амортизатор включает корпус, полый вал и размещенный между ними упругодемпфирующий узел, состоящий из дисков с выступами, закрепленных на корпусе и валу, стальных колец и эластичных элементов, выполненных в виде пакета колец. Между дисками корпуса и вала над и под их выступами расположены кольца с трапецевидным сечением, обеспечивающие работу амортизатора при повышенных нагрузках. 2 ил.

БУРОВОЙ АМОРТИЗАТОР, включающий корпус, концентрично установленный в нем полый вал, узел передачи крутящего момента от корпуса на вал, размещенный между корпусом и валом упругий узел, содержащий расположенные на одном уровне эластичные элементы, чередующиеся с кольцами и установленные на корпусе и валу диски с выступами, расположенными между упругими элементами, отличающийся тем, что он снабжен кольцами с трапециевидным сечением, установленными над и под выступами дисков корпуса и вала, причем выступы последних выполнены трапециевидного сечения, а эластичные элементы в виде пакета колец.