Буровой амортизатор Советский патент 1982 года по МПК E21B17/07 

(54) БУРОВОЙ АМОРТИЗАТОР

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам преимущественно малого диаметра для гашения крутильных и продольных колеба НИИ бурильной колонны/и может найти применение в геологоразведочном буре нии скважин на твердые полезные иско паемые при проходке трещиноватых и других пород различными типами пород разрушающих инструментов,а также в других отраслях промышленности при п редаче вращения с резко изменяющимся в больших пределах крутящим моментом Известно устройство для гашения вибрации бурильной колонна, включающее корпус, установленный в нем вал и размещенный между ними узел амортизации, имекадий набор двух размещен ных концентрично и связанных между собой упругих трубчатых элементов, выполнен «-1к из резины с разным моду лями упругости и привулканизированны боковыми поверхностями по всей их высоте с одной стороны к корпусу, а другой к валу, осевые и радиальные упоры 1.. ИЗБеегное устройство гасит крутилы/ле и продольные колебания,однако кс-лг.огтаточно эффективно ввиду больиюй };.асткости упругих элементов. Большая жесткость упругих элементов в известной конструкции обусловлена малым плечом, равным толщине упругих элелюнтов, передаваемого через них усилия кручения от корпуса через упругие элементы на вал, а также беззазорной установкой упругих элементов и передачей осевого усилия по образующей упругих элементов. Наиболее близким к предлагаемому является буровой амортизатор,включающий корпус, вал, состоящий и§ двух телескопически расположеншлх частей, установленный с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и образукяций с ним замкнутую кольцевую полость для размещения упругого элемента и узел передачи крутящего момента СзД. бднако этот амортизатор недостаточно эффективно гасит крутильные и продсхльные колебания,особенно в амортизаторах малого диаметра. Цель изобретения - повышение эффективности гашения крутильных и продольных колебаний. Указанная цель достигается тем, что буровом амортизаторе,включающем корпус, вал, состоящий из двух телескопически расположенных частей, установленный с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и.обра,зуюге1ий с ним замкнутую кольцевую полость для размещения упругого элемента, и узел передачи крутящего момента, упругий элемент расположен с зазором относительно корпуса и жестко связан по. торцам с частями вала, причем узел передачи крутящего момента располо-г жен между корпусом и верхней частью вала, а нижняя часть вала имеет возможность ограниченного поворота относительно корпуса.

Кроме того, нижний вал может быть выполнен с выступом, а корпус для взаимодействия с ним имеет радиальный упор.

На фиг. 1 показан амортизатор, продольный разрез} на.фиг. 2 разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг.1;на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1.

Буровой амортизатор (фиг. 1) содежит корпус 1, установленный в нем вал, выполненный, составным из соосно расположенных верхнего и нижнего валов 2 и 3 соответственно, установленных телескопически. Верхний вал 2 установлен с возможностью осевого перемещения относительно корпуса, а нижний вал 3 - с возможностью осевог перемещения и поворота вокруг оси, причем верхний конец нижнего вала 3 расположен в осевой проточке 4 верхнего вала 2, Верхний и нижний валы 2 и 3 выполнены полыми для прохождения по отверстию жидкости при бурени На боковой поверхности верхнего вала выполнены шлицы 5. (фиг. 2), при помо щи которых он соединен с верхней крыкой 6, прикрепленной к корпусу 1 резбовым соединением и служащие узлом передачи крутящего момента. К верхнему концу верхнего вала 2 прикреплен при помощи резьбового соединения переводник 7, служащий для соединения амортизатора с буровой колонной (не показана). Верхний и нижний валы 2 и 3 выполнены с фланца1 и 8 и 9 соответственно. На нижнем торце фланца 8 верхнего вала 2 и верхнем торце 9 нижнего вала 3 выполнены шлицы 10 и 1-1 соответственно для жесткого, соеди| ения их с упругодемпфирующим элеменТом 12 СФиг. 1 и фиг. 3). . . В нижней части корпуса 1 (фиг.1 и фиг. 4) установлен регулируенвяй радиальный упор, выполненный в виде пшицевой гильзы 13 с выступсш 14, обращенным в сторону нижнего згта 3 (внутренний выступ).Шлицевая гильза 13 размещена в шлицах 15 обоймы 16, прикрепленной резьбовым соединением к корпусу 1о На нижнем валу 3 випопнен выступ 17, взаимодействующий с.

выступом 14 для огр аничемия поворота вала относительно корпуса.

К нижнему валу 3 прикреплен на резьбе ниппель 18, соединяющий его с буровым инструментом (не показано) Шлицевая гильза 13 поджата к обойме 16 с торца нижней крышкой 19, прикреленной при помощи резьбового соединения к обойме 16.

Корпус 1 с верхним 2 и нижним 3 влами образует замкнутую кольцевую полость для размещен21я резинового упругодемпфирующего элемента 12, на торцах которого выполнены птицы 20, которые привулканизированы к контактирующим с ним шпицам верхнего 2 и нижнего 3 валов (фиг. 1 и фиг,2)

, Упругодемпфирующий элемент 12 выполнен со сферическим круговым утончением 21 для создания зазора между элементом 12 и корпусом 1.Возможен также зазор между упругодемпфирукадим элементом 12 и боковой поверхнос ькг нижнего вала 3,

Буровой амортизатор работает следующим образом.

При бурении осевая нагрузка и крутящий момент от бурильных труб, расположенных выше амортизатора,через верхний вал 2, упругодемпфирующий элемент 12 и нижний вал.З передаются на породоразрушакяций инструмент.

При бурении по внутреннему каналу верхнего 2 и нижнего 3 валов пропускают жидкость, герметичность разъема которых обеспечивается телескопической установкой их.

Поскольку Упругодемпфирующий элемент 12 жестко прикреплен к торцам фланцев 8 и 9 верхнего 2 и нижнего 3 валов, а нижний вал 3 имеет возможность поворота вокруг оси,то при приложении к упругодемпфирующему элементу 12 усилия кручения скручивается. При достижении передаваемого через Упругодемпфирующий элемент 12 усилия, близкого к пределу его прочности, нижний вал 3 проворачивается вокруг оси и его выступ 17 входит в зацепление с выступом 14 шлицевой гильзы 13, после чего усилие кручения передается и через корпус/ и через Упругодемпфирующий элемент 12, что предохраняет последний от поломки.

Переустанавливая шлицевую гильзу 13 в разные положения, можно устанавливать разные углы поворота нижнего вала 3 в зависимости от степени трещиноватости пород, при бурении которых в бурильной колонне возникают крутильные колебания с разной величиной амплитуды и частоты. При малой амплитуде и большой частоте крутильных колебаний устанавливают минимально возможный угол поворо.та нижнего вала 3 во избежание резонан ных .колебаний, возникаюощх при совпадении частоты собственных колебаний бурильной колонны и колонкового набора. При большой амплитуде и малой частоте крутильных колебаний устанавливают максимально возможный уго поворота нижнего вала 3 и т.д. Скручивание yпpyгoдeмпфиps o l eгo элемента 12 происходит по винтовой линии, составляющей плечо передаваемого крут5эдего момента, что уменьшает жесткость упругодемпфирующих элементов 12, повышает эффективност демпфирования и гашения крутильных и продольных колебаний. Технико-экономическая эффективность заключается в улучшении условий труда и снижении материальных затрат на провозку счважины. Формула изобретения 1. Буровой 1мортйзатор, включающий корпус, вал, состоящий из двух телескопически располохсениых частей установленный с возможностью осевоГо перемещения относительно корпуса и образующий с ним замкнутую кольцевую полость для размещения упругого элемента, и узел передачи крутящего момента, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности гашения крутильных и продольных колебаний, упругий элемент расположен с зазором относительно корпуса и жестко связан по- торцам с частями вала, причем узел передачи крутящего момента расположен меясцу корпусом и верхней частью вала, а нижняя часть вала имеет возможность ограниченного поворота,относительно корпуса. 2. Амортизатор по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что нижний веш выполнен с выступом, а корпус для взаимодействия с ним имеет радиаяьный упор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 649820, кл. Е 21 В 17/07, 1977. 2. Авторское свидетельство СССР № 607943, кл. Е 21 В 17/07, 1975.