Вертлюг Советский патент 1992 года по МПК E21B21/02 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к вертлюгам.

Цель изобретения - повышение надежности и долговечности вертлюга.

На фиг. 1 изображен вертлюг, общий вид; на фиг. 2 -узлы уплотнения напорного патрубка с масляной емкостью, продольный разрез; на фиг. 3 - разделительное кольцо нижнего уплотнительного узла, имеющее корончатую форму,

Вертлюг содержит корпус 1, ствол 2, крышку 3, напорный патрубок (трубу) 4, верхнее 5 и нижнее 6 уплотнительные устройства, масляную емкость 7, выполненную в корпусе нижнего уплотнительного устройства 6 концентрично продольной оси напорного патрубка и охватывающей нижний уплотнительный узел, с полостью 8 кольцевой формы для масла 9 (смазочного агента), разделительный элемент в емкости 7 выполнен в виде поршня 10, где снизу поршень 10

сообщается с внутренней полостью 11 подвода и напорного патрубка 4 через каналы 12 и 13, образованные между торцами в элементах нижнего уплотнительного узла 6 и ствола 2 вертлюга. На наружной поверхности напорного патрубка 4 выполнены не менее, чем две риски 14 и 15 отстоящие от каждого торца патрубка 4 на расстоянии менее половины длины патрубка. Расстояние между рисками выполнено равным расстоянию не менее высоты пояска трения уплотнительной манжеты 16 пакета уплотнительного узла, где манжеты изолированы друг от друга разделительными кольцами 17-19. Риски 14 и 15 на напорном патрубке 4 расположены друг от друга на расстоянии, по крайней мере, равном половине расстояния (шага) между уплотнительными элементами (манжетами) 16, что позволяет при перемещении напорного патрубка 4 на указанное расстояние более полно использоXI

со

О1

ел

Os

оэ

вать всю рабочую поверхность трения напорного патрубка 4.

В верхней части напорного патрубка установлен стопорный хомут 20 с болтом 21, взаимосвязанный с соединительным элементом в виде серьги 22, выполненной на корпусе верхнего уплотнительного устройства 5.

Нижнее разделительное кольцо 19 в ее нижней части имеет вид корончатой формы, для размещения выступов в канале, образованном торцами корпуса нижнего уплотнительного элемента и ствола.

Каналы 12 и 13 обеспечивают подачу под давлением из полости патрубка 4 вертлюга рабочей жидкости (бурового раствора) под поршень 10, а при отсутствии давления в полости патрубка 4 обеспечивают самопроизвольный слив бурового раствора из- под поршня 10 в полость ствола 1 по наклонным поверхностям 23 и 24, выполненным в гайке 25 и ствола 2 в виде воронок, что предотвращает затормаживание жидкости в зимнее время.

Герметизация всех разъемных соединений уплотнительных устройств 5 и б выполнена уплотнительными кольцами 26-31. Для заливки масла с полость 8 выполнено отверстие, которое закрывается пробкой 32. Поршень 10 уплотняется кольцами 33 и 34. Для подачи смазки (масла) из полости 8 в зону трения между наружной поверхностью патрубка 4 и уплотнительными манжетами в разделительном кольце 17 выполнен радиальный канал 35, у которого с одной стороны установлена пробка 36.

Верхняя, не вращающаяся часть уплотнительного узла 5 вертлюга включает подвод 37, гайку 38, разделительное кольцо 39, уплотнительное кольцо 40, уплотнительную манжету 41, серьгу 22, шарнирно связанную с хомутом 20 посредством стяжного болта 21.

Взаимосвязь ствола 2 вертлюга с корпусом, емкостью 7 нижнего уплотнительного устройства 6 вертлюга выполнена через промежуточную (переходную) гайку 25 и гайку 42.

Вертлюг работает следующим образом.

Вертлюг перед началом бурения скважины присоединяют к элементам талевой системы и в буровой вышке соосно оси скважины. Ствол 2 вертлюга соединяют с рабочей трубой (квадратной штангой), нижний конец которой соединяют с бурильной колонной, несущей на конце буровое долото. Подвод 37 вертлюга соединяют с буровым рукавом от стояка нагнетательной линии буровых насосов.

При бурении скважины рабочую жидкость (буровой раствор), нагнетаемую под давлением буровыми насосами через буровой рукав, и подвод 37 подают в напорный

патрубок 4, а через полость 11 ствола 2, полости квадратной штанги и бурильной колонны к долоту на забое скважины. При этом ротор буровой установки вращает квадратную штангу с бурильной колонной и

0 долотом и одновременно вращает ствол 2 вертлюга. Нагнетаемый через вертлюг буровой раствор под давлением до 40 МПа из полости 11 по каналам 13 и 12 подают под поршень 10 и поджимают его. Поршень 10

5 вытесняет из полости 8 масло 9 через канал 35 в употнительные манжеты 16 и зону трения уплотнительных манжет.

Масло 9 в полости под давлением и его изменением действует на поршень 10, пере0 мещая его вниз. После прекращения нагнетания бурового раствора через вертлюг и падения давления в полости 11 вертлюга до атмосферного подача смазочного агента в уплотнительные манжеты 16 автоматически

5 прекращается. Остаток бурового раствора из-под поршня 10 через каналы 12 и 13 стекает в полость 11 вертлюга по наклонным поверхностям 23 и 31, что исключает возможность накопления и замерзания в зим0 нее время бурового раствора в корпусе (емкости) 7 нижнего уплотнительного устройства 6.

После отработки (износа) наружной поверхности в зоне трения напорного патруб5 ка 4 поверхность трения меняют. Перед ее заменой напорный патрубок освобождают от стопорения хомутом 20, затем смещают вертикально, например, снизу вверх, от первой риски 14 до второй риски 15 на напор0 ном патрубке 4, крепят (стопорят) напорный патрубок в верхней его части хомутом 20 с помощью болта 21, обеспечивают смазку поверхностей трения напорного патрубка и уплотнительных манжет 16 в зоне трения,

5 производят дополнительную отработку напорного патрубка (его первого конца) в процессе бурения скважины, затем напорный патрубок, предварительно освободив от стопорения хомутом 20, переворачивают на 180е , устанавливают в уплотнительные уст0 ройства 5 и 6, стопорят хомутом и затем отрабатывают его в указанной последовательности с основной (первоначальной) и дополнительной отработкой напорного патрубка 4 до его окончательной замены на

5 другой.

Формула изобретения 1. Вертлюг, включающий корпус, размещенный в корпусе ствол, напорный патру- бок. связанный со стволом и подводом

посредством нижнего и верхнего уплотни- тельных узлов, выполненных в виде размещенных в корпусах манжет с разделительными кольцами, связанный с корпусом верхнего уплотнительного узла и закрепленный на напорном патрубке сто- порный хомут, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности вертлюга, он снабжен масляной емкостью с разделительным элементом, размещенным концентрично продольной оси напорного патрубка, охватывающей нижний уплотнительный узел, при этом масляная емкость выполнена с возможностью сообщения с внешней поверхностью напорного патрубка и с его внутренней полостью посредством радиальных каналов, выполненных соответственно в разделительном кольце уплотнительного узла радиального канала и канала, образованного между торцами корпуса нижнего уплотнительного уз-

ла и ствола, а напорный патрубок установлен с возможностью перемещения и фиксации относительно уплотнительных узлов.

2.Вертлюг по п. 1,отличающийся тем, что разделительный элемент выполнен в виде поршня.

3.Вертлюг по п. 1,отличающийся тем, что верхний торец ствола выполнен с выемкой воронкообразной формы.

4.Вертлюг поп. 1, отличающийся тем, что разделительное кольцо нижнего уплотнительного узла имеет корончатую форму для размещения выступа в канале, образованном между торцами корпуса нижнего уплотнительного элемента и ствола.

5.Вертлюг по п. 1,отличающийся тем, что стопорный хомут связан с верхним уплотнительным узлом посредством соединительного элемента, выполненного в виде серьги.

Изобретение м. б. использовано в составе бурового снаряда для обеспечения подачи очистного агента в колонну бурильных труб. Цель - повышение надежности и долговечности вертлюга. Для этого он включает корпус со стволом, напорный патрубок, связанный со стволом и подводом посредством нижнего и верхнего уплотнительных узлов, выполненных в виде размещенных в корпусах манжет с разделительными кольцами. Вертлюг имеет масляную емкость с раз- делительным элементом, размещенным концентрично продольной оси напорного патрубка. Масляная емкость выполнена с возможностью сообщения посредством радиальных каналов с внутренней полостью напорного патрубка. 4 з. п. ф-лы, 3 ил.

К 7/3

2

Фиг.

37

38

42

25

2

73

Фиг. 2

1735568

v

21 193031

50