Глубинный демпфер Советский патент 1984 года по МПК F16F5/00 

Изобретение относится к устройствам для гашения вибраций и может быть использовано в качестве демпфера бурильных колонн.

По ocHOBHOiMy авт. св. № 735846 известен глубинный демпфер, содержащий корпус, расположенный в нем шток с поршнем, имеюшие осевой канал для прохода промывочной жидкости, и размещенный в кем дроссель, выполненный в виде струйного насоса 1. Однако при бурении наклонных скважин эффективность гашения продольных колебаний бурильного инструмента очень низка. Цель изобретения - повышение эффективности гашения продольных колебаний бурильного инструмента в наклонной скважине.

Для достижения этой цели глубинный демпфер, содержащий корпус, расположенный в нем шток с поршнем, имеющие осевой канал для прохода промывочной жидкости, и размещенный в нем дроссель, выполненный в виде струйного насоса, снабжен установленной в канале для прохода промывочной жидкости плавающей втулкой со сквозными калиброванными отверстиями, образующей с конусом и поршнем периодически замыкаемую камеру.

Кроме того, демпфер снабжен шаровой шпонкой, установленной между корпусом и штоком и связывающей их с возможностью осевого перемещения, и перфорированной втулкой, охватывающей корпус в зоне щаровой шпонки, а также он снабжен охватывающим корпус с возможностью вращения центратором, имеющим на внутренней поверхности износостойкий упругий элемент, взаимодействующий с корпусом.

На фиг. 1 изображен глубинный демпфер; на фиг. 2 -- сечение А-А н-а фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Глубинный демпфер содержит корпус 1 и щток 2 с порщнем 3. В осевом канале для прохода промывочной жидкости корпуса 1 и штока 2 установлена плавающая втулка 4 с боковыми калиброванными отверстиями 5, образующая периодически замыкаемую надпоршневую рабочую камеру 6. На штоке 2 размещен упругий элемент, выполненный в виде подпятников 7 с упругими кольцами 8 и толкателем 9. В осевом канале штока 2 установлен струйный насос, состоящий из рабочего сопла 10, камеры 11 смещения и диффузора 12. Камера И смещения сообщена отверстием 13 с подпорщневой полостью, которая посредством сквозных щпоночных пазов (не обозначены) в корпусе 1 и отверстий в перфорированной втулке 14 гидравлически связана с затрубным пространством вне корпуса 1. На наружной поверхности штока 2 также выполнены сферические шпоночные пазы, в которых размещены шары 15, представляющие собой шаровую шпонку и взаимодействующие со шпоночными сквозными пазами корпуса 1. От выпадения шары 15 защищены перфорированной втулкой 14, размещенной на наружной поверхности корпуса 1, выше которой располагается сменный плавающий центратор 16, внутренняя поверхность которого снабжена износостойким упругим элементом 17. Для обеспечения герметизации и необходимого рабочего режима демпфер снабжён уплотнительными элементами 18.

Сменный плавающий центратор 16 стопорится на корпусе предохранительным кольцом 19.

Устройство работает следующим образом. Демпфер устанавливается в нижней части бурильной колонны (не показана) непосредственно над долотом 20 на вал рабочего двр{гателя 21. Нерепад давления, срабатываемый в сопле 10 струйного насоса, обеспечивает доступ рабочей жидкости через боковые каналы плавающей втулки 4 при нижнем

0 положении штока 2 в подпоршневую рабочую камеру 6, обеспечивая работу устройства как мощной жидкостной пружины. В процессе бурения осевая динамическая нагрузка, воспринимаемая бурильным инструментом,

вызывает возвратно-поступательное движение штока 2 относительно корпуса 1.

При движении штока 2 вверх скорость его перемещения, суммируясь со скоростью истечения промывочной жидкости в насосе, увеличивает давление в камере 6. При даль0 нейшем движении вверх перекрываются калиброванные отверстия 5 в плавающей втулке 4 и происходит «сжатие жидкости в камере 6. Это приводит к увеличению жесткости жидкостной пружины в процессе сжатия. При обратном ходе щтока жидкостная пружина распрямляется, восстанавливая давление в камере 6 и обеспечивая ее заполнение при открытии верхнего калиброванного отверстия 5 в плавающей втулке 4. Сменный плавающий центратор 16 обесд печивает центрирование нижней части бурильной колонны при бурении наклонно направленной скважины и частично гасит поперечные колебания износостойким упругим элементом 17.

Упругие кольца 8 обеспечивают эффек5 тивное гащение низкочастотных продольных колебаний в режиме, близком к резонансному. Предохранительная перфорированная втулка 14 обеспечивает более эффективную очистку от щлама промывочной жидкости, засасываемой струйным насосом.

Использование демпфера предлагаемой конструкции позволяет эффективно гасить продольные колебания бурильного инструмента при бурении как вертикальных, так 5 и наклонно направленных скважин, что в конечном счете улучшает работу бурильного инструмента и повышает моторесурс долота и забойного двигателя.

А-А

фиг,.5

1. ГЛУБИННЫЙ ДЕМПФЕР по авт. св. № 735846, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности гашения продольных колебаний бурильного инструмента в наклонной скважине, он снабжен установленной в канале для прохода npoivibi О ч .ч вочнои жидкости плавающей втулкой со сквозными калиброванными отверстиями, образующей с конусом и порщнем периодически замыкаемую камеру. 2.Демпфер по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен щаровой щпонкой, установленной между корпусом и щтоком и связывающей их с возможностью осевого перемещения, и перфорированной втулкой, охватывающей корпус в зоне щаровой шпонки. 3.Демпфер по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен охватывающим корпус с возможностью вращения центратором, имеющим на внутренней поверхности износостойкий упругий элемент, взаимодействующий с корпусом. ,