Скважинное контактное устройство Советский патент 1988 года по МПК E21B47/12 

фиг

Изобретение относится к бурению и может быть использовано для передачи забойных параметров на поверхность по электрической линии связи в процессе бурения скважин.

Цель изобретения - повьшение надежности в работе при использовании различных типов гидроударных машин.

На фиг.1 показано устройство в области контакта штыря с гнездом; на фиг.2 - верхняя часть штыря с подпружиненным грузом.

Скважинное контактное устройство содержит корпус 1, который помещен в буровом снаряде 2. Сверху в корпус вставляется шарнирный подшипник 3 и накрывается направляющей втулкой 4 для сбрасьтаемого с поверхности штыря 5. Внутри корпуса расположено кон тактное гнездо, хвостовиком 6 посаженное во внутренний обод шарикоподшипника 7, наружный обод которого электрически связан с кабелем вращающегося со снарядом в процессе бурения участка линии связи. Весь свободный объем корпуса 1 и пространство над пр1-1контактной областью заполнены ЖИДК1-1М диэлектриком. Над контактным штырем 5 (фиг.2), внутри которого расположен кабель 8 верхнего не вращающегося со снарядом при бурении участка линии связи, установлен стержень 9 с дополнительным съемным звеном 1 О и пружиной 11.

Штырь 5 в верхней части имеет наружный диаметр D, больший наружного диаметра d нижней его части, состыкованной с контактным гнездом.На10

Суммарная масса груза состоит из массы собственно груза )А, цилиндра 13 и втулки 12, наружные диаметры которых и втулки в верхней ее части равны также О.

Втулка 12 выполнена в виде перевернутого усеченного конуса, основаниями которого являются верхний торец диаметром D и нижний с диаметром d 0. В верхней части снаряда 2 (фиг.1) установлен аналогичный подшипнику 3 шарнирный подшипник (не показан) соответственного увеличен- «с ному наружному диаметру D верхней части штыря 5-типоразмера.

Увеличение наружного диаметра верхней части штыря позволяет существенно уменьшить суммарную длину штыря согласно соотношению (d -dJ)/ (D - d), где d(, - диаметр отверстия под кабель; L и 1 - прежняя и уменьшенная длины верхней части штыря. Так, увеличение наружного диаметра верхней части его от значения d 19 мм до мм. позволяет уменьшить почти вдвое суммарную длину 1 штыря по сравнению с его прежней длиной L.

Устройство работает следующим образом .

В зависимости от типа используемого при проходке скважины гидроудар- ника над штырем 5 и к грузу 14 устанавливаются или убираются дополнительные звено 10 и цилиндр 13. Под действием веса груза 14 с втулкой и дополнительного цилиндра 13 и силы, воздействующие на указанные детали

20

25

30

35

ружный диаметр нижней части щтыря уве-4о и через них на пружину II со стороны

потока промьшочной жидкости (при неработающем гидроударнике), пружина получает предварительное квазистатическое сжатие. Увеличение в предлагаемом устройстве наружного диаметра груза приводит к увеличению его площади поперечного сечения, на которую

личить не представляется возможным, поскольку расположение его в контактном устройстве и в снаряде обеспечивает нормальные условия для подачи к гидроударнику рабочей жидкости. При увеличении диаметра нижней части штыря эти условия быпи бы нарушены и в гидросистеме создавался бы излшиний нежелательный перепад давления. Увеличение наружного диаметра верхней части штыря не нарушает условия прохода жидкости. Наружные диаметры стержня 9 и звена 10 также равны D.

Суммарная масса штыря состоит из массы собственно штыря 5, стержня 9 и звена 10. На стержень с пружиной насажен через втулку 12 снабженный дополнительным цилиндром 13 груз 14.

45

50

55

действует поток жидкости. В результате этого согласно соотношению И h ( D -d j)/(d -d р заметно увеличивается сила Н воздействия потока на груз по сравнению с силой, действовавшей на него при прежнем значении наружного диаметра d. Например, при указанном увеличении наружного диаметра Н l,8h, т.е. в 1,8 раза больше прежней силы воздействия потока на груз, это приводит к увеличению величины квазистатического сжатия

10

738012

Суммарная масса груза состоит из массы собственно груза )А, цилиндра 13 и втулки 12, наружные диаметры которых и втулки в верхней ее части равны также О.

Втулка 12 выполнена в виде перевернутого усеченного конуса, основаниями которого являются верхний торец диаметром D и нижний с диаметром d 0. В верхней части снаряда 2 (фиг.1) установлен аналогичный подшипнику 3 шарнирный подшипник (не показан) соответственного увеличен- «с ному наружному диаметру D верхней части штыря 5-типоразмера.

Увеличение наружного диаметра верхней части штыря позволяет существенно уменьшить суммарную длину штыря согласно соотношению (d -dJ)/ (D - d), где d(, - диаметр отверстия под кабель; L и 1 - прежняя и уменьшенная длины верхней части штыря. Так, увеличение наружного диаметра верхней части его от значения d 19 мм до мм. позволяет уменьшить почти вдвое суммарную длину 1 штыря по сравнению с его прежней длиной L.

Устройство работает следующим образом .

В зависимости от типа используемого при проходке скважины гидроудар- ника над штырем 5 и к грузу 14 устанавливаются или убираются дополнительные звено 10 и цилиндр 13. Под действием веса груза 14 с втулкой и дополнительного цилиндра 13 и силы, воздействующие на указанные детали

20

25

30

35

действует поток жидкости. В результате этого согласно соотношению И h ( D -d j)/(d -d р заметно увеличивается сила Н воздействия потока на груз по сравнению с силой, действовавшей на него при прежнем значении наружного диаметра d. Например, при указанном увеличении наружного диаметра Н l,8h, т.е. в 1,8 раза больше прежней силы воздействия потока на груз, это приводит к увеличению величины квазистатического сжатия

пружины. При включении гидроударной машины груз 14 с дополнительньм цилиндром 13 и втулкой 12 начинает совершать вынужденные возвратно-поступательные колебания с частотой работы машины, сжимая и разжимая пружину 11, осуществляемые при посредстве стержня 9 и втулки 12, образуюпщх пару скольжения, на которые накладываются колебания суммарного груза с собственной частотой, определяемой его суммарной массой и жесткостью пружины 11.

Спустя несколько секунд после начала работы гидроударника благодаря наличию силы сопротивления, действующей на суммарный груз со стороны потока промьшочной жидкости, колебания его с собственной частотой затухают. За счет установившихся вынужденных колебаний груза 14 с цилиндром 13 и втулкой 12 под действием переносной силы инерции последних, передаваемой им через посредство пружины 11, стержня 9 с дополнительным звеном 10 и штыря 5, амплитуда которых меньше величины квазистатического сжатия пружины, штырь не отрьшается от контактного гнезда, хвостовиком 6 впрессованного во внутренний обод шарикоподш1тника 7 и, находясь внутри шарнирных подтипни- ков 3 и ему подобному, установленного в верхней части снаряда 2, не вращается вместе со снарядом, обеспечивая надежность работы контактного устройства в процессе бурения скважины с помощью гидроударных машин.

Если же под воздействием возму- щающихся сил амплитуда колебаний груза на короткий, исчисляемый долями миллисекунд, промежуток времени превысит величину квазистатического сжатия пружины и тем нарушится работа штыря с подпружиненным грузом как единой неразрьшной системы, то отрьго штыря от гнезда будет препятствовать сила, воздействующая со стороны потока дромьточной жидкости на увеличенную за счет увеличения его диаметра площадь поперечного сечения стержня 9 и через него на штырь 5 со звеном 10. На основании уравнения не- разрьшности потока расход жидкости по каждому из участков трубопровода одинако и равен Q S V, где V - средняя скорость потока через живое сечение потока S, которое равно пло

0

5

0

5

Q з

0

5

0

5

увеличивает- равенством средняя скощади кольцевого сечения между внут- peнни -lи стенками снаряда и наружньми поверхностями груза 14, съемного ци- ли1щра 13 и втулки 12. Поскольку при прохождении потока мимо втулки площадь его живого сечения ся, то в соответствии с S-V Sj- /, меньшается рость потока f , Это, в свою очередь, повышает давлен те на торец стержня 9 с увеличенным диаметром Г). С другой стороны, выпо,т{ение наружной поверхности вгулхи I в виде конусного перехода о ес печирает плавное расширение потока промьгоочной жидкости и за счет малого значения коэффициента местного соппо ;-ивле.иия на данном участке трубопровода незначительные потери энергии потока, который, воздействуя на торец стержня 9 и через звено 0 на штырь 5, препятствует отрьюу пск леднег о от контактного гнезда в мазанных экстремальных условиях работы vcтpoйcтвa, Все это повьш1ает эксплуатационную надежность контактного устройства.

Увелячеиио в предлагаемом устройстве нарлгжног диаметра верхней части штыря, груза и других деталей, расположен .тык над гатырем, а также выполнекие ртуяки с плавным конусным пepexoдo от верхнего к ее нижнему торцу с меньши диаметром позволяет повысить надежность работы устройства и суптественно уменьшить длину соответстпующшч деталей, что значи- упрощает эксплуатацию устрой- ства.

Установка Р устройстве дополнительных съемньгх звена и цилиндра обеспечила универсальность применения устройства, позволяя использовать его в процессе бурения с любыми типами гид,роударнь х машин.

Формула изобретения

Скважинное контактное устройство, содержащее корпус, контактное гнездо, хвостовиком посаженное во внутренний обод шарикоподшипника, находящийся в контакте с гнездом штырь, оснащенный стержнем и подпружиненной относительно него втулкой с грузом, о т- личающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе при использовании различных типов

гидроударных машин, оно с«абжено дополнительным съемным эвеном и съемным цилиндром, втулка вьтолнена в виде перевернутого Усеченного конуса, при этом штьфь в верхней части, втулка.

13738016

груз, дополнительное звено и съемный цилиндр имеют наружный диаметр больше наружного диаметра нижней части штыря, находящийся в контакте с гнездом.

Изобретение относится к области бурения и м.б. использовано для передачи забойных параметров. Цель изобретения - повыпение надежности в работе при использовании различных типов гидроударных машин. Устр- во содержит корпус, контактное гнездо с хвостовиком, посаженное во внутренний обод шарикоподшипника. С гнездом контактирует штырь 5, оснащенный стержнем 9 и подпружиненный относительно него втулкой (В) 12 с грузом 14. Устр-во имеет дополнительное съемное звено 10 и съемный цилиндр 13. В 12 выполнена в виде повернутого усеченного конуса. Штырь 5 в верхней части В 12, груз 14, звено 10 и цилиндр 13 имеют наружный диаметр больше наружного диаметра нижней части штыря 5, контактирующей с гнездом. Выполнение наружной поверхности В 12 в виде конусного перехода обеспечивает плавное расширение потока промывочной жидкости. Поток, воздействуя на торец стержня 9 и через звено 10 на штырь 5, препятствует отрыву последнего от контактного гнезда в экстремальных условиях работы устр-ва. 2 ил. г (Л

фи9.2

/4

7J