Динамический гаситель вибрации долота Советский патент 1989 года по МПК E21B17/07 

1

Изобретение относится к бурениюf в частности к механизмам для гашения вибраций долота, устанавливаемым непосредственно над долотом и осуществляющим гашение его вибрации путем создания встречных вибраций, автономно выработанных устройством.

Цель изобретения - расширение диапазона гашения амплитуд и частот колебаний долота и повышение эксплуатационной надежности устройства.

На фиг,1 изображен динамический гаситель вибраций долота, продольный разрез-, на фиг.2 - разрез А-А на фиг,1; на фиг.З - узел регулирования подачи жидкости на генератор; на фиг.4 и 5 - варианты крепления тел качения для образования рабочей поверхности генератора колебаний.

Динамический гаситель вибраций долота включает корпус 1 с лопастями 2 внутри которых выполнены полости 3, нижние части которых снабжены штуцерами 4, смещенными в сторону, противоположную вращению долота. Корпус 1 имеет нижний и верхний присоединительные элементы 5 и 6 соответственно для соединения с бурильной колонной 7 и долотом 8. Во внутренней полости корпуса 1 установлен генератор 9 колебаний, состоящий из обоймы 10 с осевым каналом 11. Обойма 10 выполйена из двух частей, нижняя из которых имеет волнистые выступы 12, а верхняя часть имеет рабочую поверхность 13, выполненную в виде сферических полостей 14 в теле обоймы 10,

связанных радиальными сужающимися к внутренней и наружной ее боковым поверхностям радиальными сужающимися каналами 15. Устройство имеет узел 16 подачи жидкости к генератору 9, состоящий из пары напорных трубок 17, гидравлически связывающих рабочую поверхность 13 последнего с верхним осевым каналом 18 корпуса 1 через полости 3 лопастей 2, расположенные

под входными каналами напорных трубок 17, стакан 19 и связанный с ним верхний виброприемник 20, выполненные с осевым каналом 21; установленную в осевом канале 18 корпуса 1 между входами напорных трубок 17 полусферическую перфорированную перегородку 22 под бросовый шар 23 и расположенную под ней на верхнем торце стакана 19 и перекрывающую его осевой канал 21 разрывную мембрану 24.

Под генератором 9 колебаний расположен нижний виброприемник 25, имеющий волнистую поверхность 26, ответную нижней поверхности 12 генератора 9. Волнистая поверхность 26 образована телами 27 качения, установленными в пространстве 28 между указанными поверхностями 12 и 26, причем пространство 28 сообщается с осевым кана- . лом 29 корпуса 1 через канал 30. Между верхним 20 и нижним 25 виброприемниками расположен упругий элемент 31, состоящий из расположенных между пружинами 32 и 33 верхней 34 и нижней 35 секций с упругими элементами между ними в виде шаров 36. Волнистая поверхность 26 виброприемника 25 может быть -образована установкой на волнистой поверхности тел качения (шариков). 27 на одинаковую их глубину (фиг.4) или установкой на горизонтальной поверхности тел качения (шариков) 27 в углубления различного размера (фиг.5).

Динамический гаситель колебаний работает следующим образом.

В процессе бурения промывочная жидкость, подаваемая под напором, через осевой канал 18 проходит в напорные трубки 17 и далее через полости 3 со штуцерами 4 в лопастях 2 корпуса 1. подается на стенки сферических полостей 14 рабочей поверхности обоймы генератора 9, вызывая вращение последнего в сторону, обратную вращению бурильной колонны. Вибрации генератора 9 возникают в процессе вращения в результате взаимодействия нижней волнистой поверхности 12 генератора 9 и ответной ей волнистой поверхности 26 нижнего виброприемника 25, Генерируемые при их вращении автономные колебания, направленные вниз через нижний виброприемник 25 к долоту 8, гасят встречные колебания долота 8.

При этом с целью избежания зашлам- ления пространство 28 между волнистыми поверхностями генератора 12 и нижнего виброприемника 25 выполнено сообщающимся с осевым каналом корпуса 29 через канал 30.

Жидкость, проходя через радиальные, сужающиеся каналы 15, создает реактивную силу, направленную против вращения обоймы 10 генератора 9, тем самым усиливая силу струи жидкости для вращения генератора 9, а сфепи0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ческая форма полостей рабочей поверхности 13 обоймы 10 генератора 9 дает возможность максимально использовать силу струи жидкости практически без потерь.

Для регулирования амплитудных параметров масса генератора 9 может наращиваться сверху (например, при помощи резьбы).

Регулирование частоты вращения генератора 9 осуществляется путем опускания в бурильную колонну шаров 23, которые закрывают перфорированные отверстия в полусферической перегородке 22 и каналы напорных трубок 17, ограничивая тем самым подачу промывочной жидкости к генератору 9, что влияет на частоту вращения последнего.

При перекрытии шаров 23 всех отверстий полусферической перегородки 22 и напорных трубок 17 мембрана 24 прорывается и последующая промывка ведется без вращения генератора 9.

Остаточные колебания долота 8, не погашенные встречными колебаниями генератора 9, гасятся упругим элементом 31 и далее гасятся верхним виброприемником 20.

В случае значительных остаточных колебаний их гашение обеспечивается установкой в колонне бурильных труб последующих динамических гасителей вибраций долота.

Динамический гаситель вибраций долота устанавливается при роторном бурении над долотом, а при турбинном место установки определяется в зависимости от мощности турбобура, частоты и амплитуды колебаний долота.

Соответствие генерируемых колебаний устройства вибрациям долота достигается путем подбора частотных и амплитудных характеристик устройства в зависимости от заранее выявленных опытным путем вибраций долота, замеренных при проходке определенно-конкретных пород.

Формула изобретения

1. Динамический гаситель вибрации долота, включающий корпус с присоединительными элементами, установленный в его внутренней области генератор колебаний, состоящий из обоймы с осевым каналом, рабочей поверхностью,и с волнистыми выступами на нижней части, узел подачи жидкости к генератору, состоящий из пары напорных трубок для. гидравлической связи рабочей поверхности генератора с осевым каналом корпуса, расположенные под входными каналами напорных трубок стакан и связанный с ним верхний виброприемник, нижний виброприемник, расположенный под генератором колебаний и имеющий волнистую поверхность, ответную нижней поверхности генератора, установленные между указанными поверхностями тела качения и упругий элемент, расположенный между верхним и нижним виброприемниками, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона гашения амплитуд и частот колебаний долота и повышения эксплуатационной надежности гасителя, он снабжен установленной в осевом канале корпуса между входами напорных трубок полусферической перфорированной перегородкой под бросовый шар и расположенной под ней

на верхнем торце стакана разрывной мембраной, причем стакан и верхний виброприемник выполнены с осевым каналом.

2. Гаситель по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен с полыми лопастями, в нижней час

ти которых расположены штуцера, смещенные в сторону, противоположную вращению долота, причем концы напорных трубок гидравлически связаны с рабочей поверхностью генератора через полости лопастей, а рабочая поверхность генератора выполнена в виде сферических полостей в теле последнего, связанных с внутренней и наружной боковой поверхностями радиальными сужающимися каналами.

3. Гаситель по п.1, отличающийся тем, что полость между волнистыми поверхностями генератора и нижнего виброприемника гидравлически связана с осевым каналом корпуса.

А-А

Изобретение касается интенсификации процесса бурения. Цель- расширение диапазона гашения амплитуд и частот колебаний долота и повышение эксплуатационной надежности гасителя. Гаситель содержит корпус 1 с присоединительными элементами 5,6 и установленный в его внутренней полости генератор (Г) 9 колебаний. Последний состоит из обоймы 10 с рабочей поверхностью (П) 13 и с нижней волнистой П 12. Гаситель имеет также узел 16 подачи жидкости к Г 9, состоящий из пары напорных трубок 17, гидравлически связывающих П 13 с осевым каналом 18 корпуса 1. Под входными каналами напорных трубок 17 расположены стакан 19 и связанный с ним верхний виброприемник (ВП) 20.Под Г 9 расположен нижний ВП 25 с П 26, ответной П 12. Между П 12 и 13 установлены тела качения 27. Упругий элемент 31 расположен между ВП 20 и 25 и имеет установленную в канале 18 между входами трубок 17 полусферическую перфорированную перегородку 22 под бросовый шар 23 и расположенную под ней, перекрывающую полость стакана 19 разрывную мембрану 24. Стакан 19 и ВП 20 выполнены с осевым каналом 21, а корпус 1 имеет лопасти 2, внутри которых выполнены полости 3 для связи концов трубок 17 с П 13. Нижние части полостей 3 снабжены штуцерами 4, направленными в сторону, противоположную вращению долота 8, а П 13 выполнена в виде сферических полостей 14 в ее теле, связанных радиальными сужающимися к внутренней и наружной боковым П каналами 15. Пространство 28 между П 12 и 26 выполненосообщающимся с осевым каналом 29 посредством канала 30. При перекрытии шарами 23 всех отверстий перегородки 22 и напорных трубок 17 мембрана 24 прорывается и последующая промывка ведется без вращения Г 9. Остаточные колебания долота 8, не погашенные встречными колебаниями Г 9, гасятся упругим элементом 31 и далее- ВП 20. 2 з.п. ф-лы,5 ил.

Фиг.З

Фиг. 5