ЗАБОЙНЫЙ АМОРТИЗАТОР Российский патент 1997 года по МПК E21B17/07 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и предназначено для преимущественного использования при проводке горизонтальных участков эксплуатационных и разведочных скважин.

Известны амортизаторы, включающие оболочку с поршнями, в которых дополнительные поршни выполнены в виде телескопических втулок с фланцами, взаимодействующих с поршнями, и упорами в виде стаканов, обхватывающих с двух противоположных торцов оболочку [1]
Недостатком этих амортизаторов является наличие упоров в виде стаканов, что делает невозможным использование такого амортизатора в качестве упругого элемента забойного амортизатора в связи с ограничением его диаметральных размеров.

Известен забойный амортизатор, включающий корпус, ствол с нижним упором, расположенные в полости между ними одна над другой ступени упругих элементов, подвижную втулку и узел передачи крутящего момента [2]
Недостатком известного устройства является наличие дополнительной ступени, что увеличивает длину забойного амортизатора, чем значительно сужает его функциональные возможности, т.е. делает невозможным использовать забойный амортизатор значительной длины в искривленных скважинах и при бурении горизонтальных участков нефтяных скважин.

Целью изобретения является устранение упомянутых недостатков, т.е. расширение функциональных возможностей забойного амортизатора.

Цель достигается тем, что в известном забойном амортизаторе, включающем корпус, ствол и расположенный в полости между ними упругий элемент в виде наполнителя малой длины с поршнями по торцам, установленного с возможностью взаимодействия со стволом, и наполнителя большей длины с установленными по торцам поршнями, имеющими фланцы, и упругой оболочкой на наружной поверхности, ствол выполнен с тонкостенным участком, образующим упругую оболочку для наполнителя малой длины и имеет бурты для взаимодействия с поршнями последнего, причем поршни наполнителя большей длины расположены с возможностью взаимодействия их фланцев с торцами поршней наполнителя меньшей длины при относительном осевом перемещении корпуса и ствола, вызванным воздействием повышенной осевой нагрузки.

На чертеже изображен забойный амортизатор в частичном осевом разрезе.

Забойный амортизатор состоит из переходника 1, в котором смонтировано уплотнение 2 корпуса 3 и ствола 4. Межкорпусом и стволом размещен упругий элемент 5, содержащий упругую оболочку 6 на наружной поверхности наполнителя 7 большей длины, наполнитель 8 малой длины с поршнями 9 по торцам наполнителя большей длины и имеющие фланцы 11.

Ствол 4 выполнен с тонкостенным участком 12, образующим упругую оболочку для наполнителя 8 малой длины. Ствол имеет бурт 13 в верхней части, снабжен муфтой 14, образующей нижний бурт ствола 4 и имеет ограничитель 15, ввинченный в профильную часть 16 ствола. На нижней части корпуса 3, расположена профильная втулка 17, которая с профильной частью 16 ствола образует узел передачи крутящего момента.

Работает забойный амортизатор следующим образом.

С навинченным на профильную часть 15 ствола переходником и долотом (на чертеже не показаны) забойный амортизатор спускают в скважину на бурильных трубах. При этом переходником 1 забойный амортизатор подсоединяют к утяжеленным бурильным трубам или к валу забойного двигателя (в зависимости от способа бурения). В нагруженной осевой нагрузкой забойном амортизаторе профильная часть 16 ствола перемещаясь в осевом направлении относительно профильной втулки 17 заставляет поршни 10 сближаться. При этом, посредством наполнителей 7 и 8, продольные перемещения поршней трансформируются в радиальные перемещения оболочки 6 и тонкостенного участка 12 ствола 4, которые накапливают энергию в пределах упругих деформаций, а при снижении импульса нагрузки возвращают подвижные части забойного амортизатора в исходное положение.

В случае увеличения осевой нагрузки поршни 10 исчерпывают запас хода и своими фланцами 11 упираются в торцы поршней 9, которые двигаясь совместно с поршнями 10 увеличивают площадь сечения поршней, чем достигается изменение характеристики упругого элемента 5. Другими словами изменения (увеличивается) несущая способность упругого элемента.

При работе упругого элемента в режиме меньшей жесткости, т.е. когда поршни 10 еще не исчерпали своего хода и наполнитель 8 давит на торцы поршней 9, перемещение последних ограничено упорами 13 и 14 ствола 4. В случае, исполнения забойного амортизатора, когда ствол 4 и муфта 14 выполнены за одно целое, а поршни 10, разрезанными вдоль образующей, принцип работы устройства не изменяется. Меняется лишь технология сборки. Такое выполнение забойного амортизатора обеспечивает достижение поставленной цели, т.к. расширяет диапазон воспринимаемых нагрузок и повышает деформативность несущих звеньев упругого элемента за счет дополнительной деформации упругого участка ствола, что позволило значительно сократить длину упругого элемента при сохранении его жесткости.

Значительное сокращение длины забойного амортизатора дает возможность использовать его в искривленных стволах скважин, а также при проходке их горизонтальных участков при вскрытии нефтегазоносных горизонтов.

Использование: для гашения вибраций при бурении преимущественно горизонтальных участков эксплуатационных и разведочных скважин. Сущность изобретения: забойный амортизатор имеет корпус, ствол и расположенный между ними упругий элемент в виде наполнителя малой длины с поршнями по торцам, установленного с возможностью взаимодействия со стволом и наполнителя большей длины с установленными по торцам поршнями, имеющими фланцы. На наружной поверхности наполнителя большей длины установлена упругая оболочка. Ствол в месте взаимодействия с наполнителем малой длины выполнен с тонкостенным участком и имеет бурты для взаимодействия с поршнями наполнителя малой длины. Воздействие повышенной нагрузки на амортизатор вызывает относительное перемещение корпуса и ствола в результате которого происходит взаимодействие фланцев поршней наполнителя большей длины с торцами поршней наполнителя малой длины. Это вызывает изменение характеристики упругого элемента в сторону повышения его несущей способности, 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Забойный амортизатор, включающий корпус, ствол и расположенный в полости между ними упругий элемент в виде наполнителя малой длины с поршнями по торцам, установленного с возможностью взаимодействия со стволом, и наполнителя большей длины с установленными по торцам поршнями, имеющими фланцы, и упругой оболочкой на наружной поверхности, отличающийся тем, что ствол выполнен с тонкостенным участком, образующим упругую оболочку для наполнителя малой длины, и имеет бурты для взаимодействия с поршнями последнего, причем поршни наполнителя большей длины расположены с возможностью взаимодействия их фланцев с торцами поршней наполнителя меньшей длины при относительном осевом перемещении корпуса и ствола, вызванном воздействием повышенной осевой нагрузки. 2. Амортизатор по п. 1, отличающийся тем, что бурты ствола выполнены заодно с последним, а поршни, расположенные по торцам наполнителя меньшей длины, разрезными.