Вертлюг Советский патент 1993 года по МПК E21B21/02 

Изобретение относится к буровой технике, в частности к вертлюгам буровых установок.

Цель изобретения - повышение надежности и долговечности работы вертлюга.

На фиг.1 показан общий вид вертлюга; на фиг,2 - продольный разрез по узлам уплотнения напорного патрубка.

Вертлюг содержит корпус 1, ствол 2, крышку 3, напорный патрубок 4, уплотни- тельные узлы, верхнее 5 и нижнее б, стопорный хомут 7, сменные вкладыши 8 и 9, установленные между уплотнительными элементами 10,11,12,13 и защитными кольцами 14, 15, 16, 17. В отверстиях 18, 19 сменных вкладышей 8 и 9 размещены тела 20, 21 качения с возможностью перекатывания по поверхностям гаек 22, 23 и компенсаторов. Компенсаторы, предназначенные для обеспечения контактов тел 20, 21 качения при их перекатывании, состоят из металлического 24, 25 и упругого /например резинового/ 26, 27 колец. Стопорный хомут 7 связан с подводом 28 посредством соединительного элемента, выполненного в виде планки 29, через дополнительный стопорный хомут 30. Стопорные хомуты 7 и 30 стягиваются и закрепляются на напорном патрубке 4, подводе 28 при помощи болтов 31,32. Дополнительный стопорный хомут 30 размещен на подводе 28, а на стволе 2 размещен дополнительный стопорный хомут 33, при этом планка 29 установлена с возможностью периодического взаимодействия с дополнительными стопорными хомутами 30 и 33 для периодической жесткой связи напорного патрубка 4 с подводом 28 и стволом 2. Сменные вкладыши 8 и 9 выполнены в виде колец с не менее, чем двумя радиально расположенными отверстиями 18 и 19 под тела 20, 21 качения.

Вертлюг работает следующим образом.

Перед началом бурения скважины вертлюг соединяют с элеватором и элементами талевой системы, установленными по оси вышки и скважины. Ствол 2 вертлюга соединяют с ведущей трубой, нижний конец которой соединяют с бурильной колонной, несущей на конце буровое долото. Подвод 28 соединяют с буровым рукавом от нагнетательной линии буровых насосов. При бурении скважины рабочая жидкость /буровой раствор/, нагнетаемая под давление буровыми насосами через буровой рукав, подвод 28, уплотнительные узлы вертлюга, полости ствола 2, ведущей трубы и бурильной колонны, поступает к долоту на забое скважины. При этом ротор буровой установки вращает ведущую трубу с бурильной колонной и долотом и одновременно вращает ствол 2 вертлюга. Нагнетаемый через вертлюг буровой раствор под давлением до 40 МПа из полости 33 подают в кольцевые канавки на торцах ствола 2, подвода 28 и напорного патрубка 4 и поджимают уплотнительные элементы /манжеты/ 10, 11, 12, 13 к защитным кольцам 14, 15, 16, 17 и горизонтальным поверхностям канавок

0 на стволе 2, подводе 28, напорном патрубке 4 и вкладышей 8, 9. При вращении ствола 2 вместе с ним вращается нижний компенсатор, по поверхности металлического кольца 24 которого перекатываются тела 20 каче5 ния. Одновременно, за счет сжимающих усилий между металлическим кольцом 24 и гайкой.22, тела 20 качения будут перекатываться по нижней кольцевой поверхности гайки 22. При этом тела 20 качения приводят

0 во вращательное движение вкладыш 8 в 2 раза меньше скоростью, чем скорость вращения ствола 2. Поэтому скорость скольжения вкладыша 8 по уплотнительным элементам 10 и 11 с защитными кольцами 14

5 и 15 будет 2 раза меньше скорости вращения ствола 2. Следовательно, линейная скорость скольжения и, соответственно, длина пути скольжения уплотнительных элементов 10 и 11 с защитными кольцами 14 и 15

0 по поверхности вкладыша 8 будет в 2 раза меньше чем линейная скорость вращения ствола 2. За счет этого снижается износ уплотнительных элементов 10, 11 и защитных колец 14,15 примерно в2 раза. Верхний

5 5 уплотнительный узел находится в неподвижном состоянии. После прекращения нагнетания бурового раствора через вертлюг и падения давления в полости 33 вертлюга до атмосферного, уплотнительные элемен0 ты 10 и 11 приходят в первоначальное положение и вытесняют остаток бурового раствора из кольцевых канавок. После отработки /износа/ трущихся поверхностей вкладыша 8 производят доворот гайки 22

5 для обеспечения герметичности нижнего 6 уплотнительного узла, а затем переводят на вращение напорный патрубок 4 путем переустановки верхнего стопорного хомута 30 с подвода 28 на ствол 2 и соединения его со

0 стопорным хомутом 7 планкой 29 /на фиг.2 показано пунктирными линиями/. При этом вращение от ствола 2 передается напорному патрубку 4 через вновь установленный стопорный хомут на стволе 2, планку 29,

5 стопорный хомут 7. Затем отрабатывают верхний 5 уплотнительный узел в вышеуказанной последовательности до окончательной замены вкладышей 8 верхнего 5 и нижнего 6 уплотнительных узлов. Если на вертлюге установлены больше двух уплотнительных узлов, то производится последовательное включение в работу уплотнитель- ных узлов и отработка вкладышей по вышеуказанному способу. Для замены вкладышей 8, 9 уплотнительных элементов 10, 11,12,13 и защитных колец 14,16,17 завинчивают гайки 22 и 23 до упора вверх, вынимают тела 19 и 20 качения, вкладыши 8 и 9, уплотнительные элементы 10, 11, 12, 13 и защитные кольца 14, 15, 16, 17, смывают буровой раствор с поверхностей для установки уплотнительных узлов, а затем устанавливают уплотнительные узлы в обратной последовательности. Другой способ замены уплотнительных узлов производится в

следующей последовательности: вынимают болт 31, завинчивают гайки 22 и 23 до упора вверх, вынимают тела 19 и 20 качения, узел между стволом 2 и подводом 28, а затем

оставшиеся уплотнительные элементы 10, 13 и защитные кольца 14 и 17. Установку уплотнительных узлов производят в обратной последовательности. Если на вертлюге установлены больше двух уплотнительных

узлов, то их замена производится по вышеуказанным способам, при этом по второму способу можно вынимать одновременно несколько /два и более/ уплотнительных узлов, размещенных между стволом 2 и

подводом 28.

Изобретение относится к буровой технике, в частности к вертлюгам буровых установок. Цель изобретения - повышение надежности и долговечности работы вертлюга. Вертлюг имеет нижний уплотнитель- ный узел, установленный между стволом (С) 2 и наклонным патрубком (НП) 4, и верхний уплотнительный узел между НП 4 и подводом (П) 28. Каждый из уплотнительных узлов выполнен в виде сменных вкладышей 8 и 9, установленных в кольцевых канавках между уплотнительными элементами 10-13 и защитными кольцами 14-17, Кольцевые канавки выполнены на торцовых поверхностях П 28, С 2 и ПП 4. В отверстиях сменных вкладышей 8 и 9 размещены тела 20, 21 качения с возможностью их перекатывания по поверхностям гаек 22 и 23, установленных соответственно на П 28 и ПП 4, На С 2 и на НП 4 установлены компенсаторы 24,25. На НП 4 размещен стопорный хомут 7, а на П 28 и С 2 дополнительные стопорные хомуты 30 и 33. При вращении С 2 тела 20 качения приводят во вращательное движение вкладыш 8 в 2 раза меньшей скоростью, чем скорость вращения С 2. Поэтому скорость скольжения вкладыша 8 по уплот- нительным элементам 10 и 11 с защитными кольцами 14 и 15 будет в 2 раза меньше скорости вращения С 2. За счет этого снижается износ уплотнительных элементов 10, 11 и защитных колец 14, 15. После износа трущихся поверхностей вкладыша 8 включают в работу верхний уплотнительный узел. 1 с.п.ф-лы, 3 з.п.ф-лы, 2 ил. СО

Формула изобретения 1. Вертлюг, включающий корпус, размещенный в корпусе ствол и напорный патрубок, связанный с подводом и стволом посредством верхнего и нижнего уплотнительных узлов, закрепленный на напорном патрубке стопорный хомут, связанный с подводом посредством соединительного элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности вертлюга, на торцевых поверхностях напорного патрубка и обращенных к ним торцевых поверхностях подвода и ствола выполнены кольцевые канавки, а каждый из уплотнительных узлов выполнен в виде размещенных в кольцевых канавках между уплотнительными элементами сменных вкладышей с телами качения и защитными кольцами, при этом тела качения установлены в отверстиях сменных вкладышей с возможностью взаимодействия с поверхностями гаек, установленных соответственно

на подводе и напорном патрубке, и компенсаторов, установленных соответственно на напорном патрубке и стволе.

Фие.2