Гаситель продольных колебаний бурильной колонны Советский патент 1993 года по МПК E21B17/07 

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к забойному буровому оборудованию, предназначенному для гашения вибраций и ударных нагрузок в нижней части бурильной колонны.

Целью изобретения является повышение эффективности работы и обеспечение избирательности гашения высокоамплитудных низкочастотных колебаний низа бурильной колонны при форсированных режимах лроаодкм скважин.

На чертеже изображен гаситель продольных колебаний в разрезе.

Гаситель продольных колебаний содержит корпус 1 и вал 2, между которыми размещены подвижное; например, шпоночное (как вариант, шлмцевое) соединение со шпонкой 3 и набор упруго-эластичных кольцевых элементов 4 с промежуточными кольцевыми дисками 5. Элементы 4 выполнены из эластичного материала, жесткость которого обеспечивает упругий характер их деформации под воздействием нагрузки, как минимум в 2,3...3 раза превышающей нагрузку на долото. С обоих торцов упруго-эластичные элементы 4 имеют гофрированные поверхности, причем геометрические размеры гофр (и по высоте, и по частоте разме- щения)на различных элементах 4 и подлине образующей одного такого элемента отличаются друг от друга. Предварительная деформация элементов 4 обеспечивается резьбовыми втулками 6.

Гаситель продольных колебаний работает следующим образом.

При прижатии вала 2 к корпусу 1 переменными нагрузками энергия последних уравновешивается работой сил упругой деформации и энергией, рассеиваемой силами внутреннего трения в материале упруго-демпфирующих элементов 4. Причем выполнение торцовых поверхностей элементов 4 гофрированными, как и увелиел С

00

I-

ю ю XI

4

чение их количества, позволяет увеличивать степень рассеивания и соответственно степень демпфирования энергии колебаний при соответствующих условиям проводки скважины небольших амплитудах аибропе- ремещенмя.

Подбором формы и геометрических параметров гофрированных поверхностей, частоты размещения гофр, а также количества элементов 4 выбирается требуемая степень демпфирования в зависимости от частоты и амплитуды переменной возмущающей нагрузки,

Периодическое чередование высоты гофр по длине образующей одного элемента 4 позволяет обеспечить резко различающиеся между собой жесткости этих элементов при демпфировании низкоамплитудных зубцовых колебаний долота и высокоамплитудных грунтовых от ухабообразностм забоя или релаксационных от трения низа колонны о стенки ствола скважины в процессе заглубления долота в породу. Таким образом, вступлением в работу только высоких гофр млн одновременно высоких и низких обеспечивается избирательность демпфи- роаания по амплитуде виброперемещения.

В реальных условиях бурения осевая нагрузка на по мере заглубления долота в породу периодически уменьшается so времени, а ззтем восстанавливается разгрузкой эсп; згса колонны топмозом лебедки. Соответственно периодически изменяется и частота вращения долота, а значит, и амплитуда вынужденных грунтовых колебании (возникающих при многошарошечном исполнении долот), которые необходимо гасить. Поэтому использованием набора сочетаний геометрических параметров гофрированнмх поверхностей на различных упруго-демпфирующих элементах 4 можно увеличить эффективность гаше- ния для всего требуемого спектра колебаний, а не только для отдельных его участков, как в известных устройствах. Формула изобретения

Гаситель продольных колебаний бурильной колонны, включающий установленные с возможностью ограниченного осевого перемещения корпус и вал, имеющие узел передачи крутящего момента, расположенный в полости между корпусом и валом упругий узел, отличающийся тем. что, с целью повышения надежности работы за счет демпфирования колебаний при форсированных режимах проводки скважин, упругий узел выполнен в виде пакета кольцевых пластин из эластичного материала, чередующихся с металлическими кольцевыми дисками, причем торцовые поверхности кольцевых пластин из эластичного материа/о выполнены гофрированными с различной частотой расположения и высотой гофр у смежно расположенных пластин.

Использование: для гашения вибраций и ударных нагрузок в нижней части бурильной колонны. Сущность изобретения: устройство содержит корпус и вал, установленные с возможностью ограниченного осевого перемещения. Между корпусом и валом расположен упругий узел, состоящий из чередующихся эластичных и металлических дисков. Торцовые поверхности эластичных дисков выполнены гофрированными. Частота расположения гофр и высота гофр смежно расположенных дисков различны, что обеспечивает демпфирование колебаний широкого диапазона частот. 1 ил.