Наддолотный амортизатор Советский патент 1984 года по МПК E21B17/07 

Изобретение относится к технике б рения скважин, а именно к устройствам по демпфированию колебаний бурильного инструмента. Известе.н наддолотный амортизатор состоящий из корпуса и перемещаемого внутри него шлицевого вала с установленными в кольцевом пространств Между ними упругими элементами Л . Недостатками этого амортизатора являются технологическая сложность при изготовлении и недолговечность упругих элементов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является над долотный амортизатор, .включающий кон центрично расположенные корпус и полый вал, образукщие кольцевую полост размещенные в ней узлы передачи крутящего момента и демпфирования осевых и крутильных колебаний, содержащие кольцевые упругие элементы 2j . Недостатком известного амортизато ра является то, что он технологически сложен. Цель изобретения - упрощение кон струкции амортизатора. Указанная цель достигается тем, что в наддолотном амортизаторе, вклю чаняцем концентрично расположенные кор пус и полый вал, образуншще кольцевую полость, размещенные в ней узлы передачи крутящего момента и демпфирования осевых и крутильных колебаний, содержащие кольцевые упругие элементы, вал в месте расположения узла демпфирования крутильных колебаний и узла передачи крутящего момента выполнен эксцентричным относи тельно оси амортизатора с кольцевыми проточками на наружной поверхнос для размещения упругих кольцевых эл ментов, а корпус имеет ответный валу эксцентричный участок, причем кольцевые упругие элементы вьтолнены в вцде торов. На фиг. 1 показан наддолотный ам тизатор, продольный разрез; на фиг. разрез А-А на фиг. 1, на фиг, 3 узел I на фиг. 1. Наддолотный амортизатор содержит корпус 1, полый вал 2, образующие кольцевую полость, размещенный в Heii узел 3, служащий для передачи крутящего момента и демпфирования крутильных колебаний, узел демпфирования осевых колебаний включающи поршень 4, напрессованный по конусной поверхности на вал 2. Порщень 4 на валу 2 снизу зафиксирован стопорным резьбовым соединением, состоя- ;. щИм из гайки 5 и стопорной фигурной шабы 6, наружные выступы которой отогнуты на- грани гайки, а внутренний выступ 7 входит в шлицевую канавку 8 на валу 2. Вал 2 в месте расположения узла передачи крутящего момента и узла демпфирования крутильных колебаний выполнен эксцентричньм и входит в соответствукзцее эксцентричное отверстие корпуса 1 (фиг. 2). На эксцентричном участке вала по периметру проточены,кольцевые канавки 9, имеющие в сечении округлую форму и глубину, достаточную для расположения кольцевых упругих элементов.В канавки 9 установлены тороидальные упругие кольца 10, изготовленные из эластомера. Вал 2 с поршнем 4 имеет возможность продольного смещения относительно корпуса 1 на величину хода, определяемого скоростью буреВИЯ и частотой подачи инструмента с поверхности, а также поворота, определяемого величиной зазора в эксцентричном соединении и упругостью колец 10. Надпоршневая полость 11 через отверстие 12 соединена с кольцевым пространством скважины, а подпо.ршневая 13 через пшицевую канавку 8 на валу 2-е полостью внутри бу- . рильных труб. В отверстии 12 установлена скользящая разделительная пробка 14. В корпусе 1 установлена гильза 15, снизу ввинчен наддолотный ререводник16, а сверху на вал навинчен соединительный переводник 17. С целью герметизации, гильзы 15 в корпусе 1 и Щ1линдрических резьб переводника 17 с валом 2 и корпуса 1 с переводником 16 в Местах соединения этих деталей установлены уплотнительные резиновые кольца 18, а для предохранения полости между корпусом 1 и переводником 17 от показания шлама в проточке переводника 17 установлен войлочный сальник 19. При сборке амортизатора на вал 2 напрессовывают поршень 4, который фиксируют гайкой 5 и стопорной шайбой 6. Указанные детали в сборке устанавливают в корпус 1, на вал навинчивают переводник 17, а в корпус ввинчивают переводник 16, после чего надпоршневую полость 11 заполняют маелом и в отверстие 12 устанавливают пробку 14.

Наддолотный амортизатор работает следующим образом.

После сборки амортизатор включают в состав колонны бурильных труб, присоединяя снизу к нему долото, и спускают в скважину. При бурении крутящий момент передается от ротора буровой установки через колонну буркльных труб на долото через переводник 17, эксцентричное соединение вала 2 с корпусом 1 и наддолотный переводник 16.

Колебаний нагрузки от крутящего момента вызывают повороты вала относительно корпуса и одностороннее сжатие колец 10. При этом сжатие колец 10 с одной стороны эксцентрика приводит к уменьщению степени сжатия их с противоположной стороны и перемещению материала колец без изменения объема, что существенно при упругих деформациях эластомеров. Одновременно происходит смещение оси вала относительно нейтрального положения на величину, несколько меньщую половины диаметрального зазора в эксцентричном соединении, что приводит к кратковременному увеличению крутящего момента. Нагрузка растяжения, приложенная к устройству, передается через переводник 17, вал 2, поршень 4, корпус 1 и переводник 16, а нагрузка сжатия - через переводник 17, вал 2, поршень 4 и переводник 16 За рабочее давление наддолотного амортизатора принято гидродинамическое давление в бурильных трубах ria глубине установки амортизатора с учетом потерь в колонне бурильных труб. Под действием этого давления корпус 1 с гильзой 15 стремится сместиться относительно вала 2 вниз на величину хода, определяемого величгг ной и частотой подачи инструмента с поверхности. При этом увеличивается объем подпоршневой полости 13 и уменьшается объем надпоршневой полости 11, из которой масло вытесняется через отверстие 12, смещая пробку 14.

Технико-экономический эффект заключается В том, что предлагаемое устройство ста:билизирует работу долота и бурильных труб и повышаетнадежность и долговечность работы буЬильного инструмента.

НАДДШОТНЫЙ АМОРТИЗАТОР, включающий концентрично расположенные корпус и полый вал, образуншще кольцевую полость, размещенные в ней узлы передачи крзггящего момента и демпфирования осевых и крутильных колебаний, содержащие кольцевые упругие элементы, отличающийс я тем, что, с целью упрощения его конструкции, вал в месте расположения узла демпфирования крутильных колебаний и узла передачи крутящего момента выполнен зксцентричным относительно оси амортизатора с кольцевыми проточками на наружной поверхности для размещения упругих копьцевьк элементов, а корпус имеет ответный валу эксцентричный участок, приг чем кольцевые упругие элементы выполнены в виде торов.