Гидравлический демпфер бурильного инструмента

 

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР БУРИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА, содержащий корпус, связанный со стволом с возможностью передачи крутящего момента расположенные между корпусом.и стволом порций, образующие полости, гидравлически сЕГязанные со скважинным пространством и внутренней полостью ствола, распорные втулки, установленные на стволе и корпусе между поршнями, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей демпфера путем обеспечения его работы и в растя нутой части бурильной колонны, поршни выполнены в виде полых цилиндров с расположенными в их внутренних полостях кольцевыми подпружиненньахи относительно друг друга плунжерами, а корпус имеет толкатели, установленные с возможностью взаимодействия с плулжерами, причем полость ствола гидравлически связана с полостью поршня, а скважинное пространство с гидравлически связанными между со (Л бой надпоршиевой и подпоршневой пплостями .

СОЮЗ СОЮТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„.SU„„1073430 А

М59 Е 21 В 17 07 ° F F 5 00 ф,г а л у .,,Ь ; -. я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

hO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3438143/22-03 (22) 07.05.82 (46) 15.02.84. Бюл. 9 6 (72) Б.Ç.Султанов, А.В.Лягов, В.С.Дьяков и И.Я.Вальдман (71) Уфимский нефтяной институт (53) 622.24.05(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 490981, кл. F 16 F 5/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

В 665076, кл. Е 21 В 17/07, 1979 (прототип). (54)(57) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР БУРИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА, содержащий корпус, связанный со стволом с возможностью передачи крутящего момента расположенные между корпусом.и стволом поршни, образующие, полости, гидравлически связанные со скважинным пространством и внутренней полостью ствола, распорные втулки, установленные на стволе и корпусе между поршнями, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей демпфера путем обеспечения его работы и в растя нутой части бурильной колонны, порани выполнены в виде полых цилиндров с расположенными в их внутренних полостях кольцевыми подпружиненными относительно друг друга плунжерами, а корпус имеет толкатели, установленные с воэможностью взаимодействия с плунжерами, причем полость ствола гидравлически связана с полостью поршня, а скважинное пространство - g с гидравлически связанными между собой надпоршневой и подпоршневой полостями.

1073430

ИзобРетение относится к бурению нефтяных и газовых скважин.и предназ начено для гашения продольных колебаний, возникающих в процессе работы бурильного инструмента.

Известна конструкция гидромеханического виброизолятора с гидравлическим наполнителем, в котором имеются крышки, установленные с обоих сторон цилиндра, поршень, расположенный в цилиндре и. подпружиненный с обоих сторон, корпус со спиральной дроссельной канавкой, выполненный на внешней поверхности, и соединяющие полости цилиндра (1 3.

Недостатками данной конструкции является низкая эффективность гашения продольных колебаний как при сжимающих, так и при растягивающих нагрузках. Так как гашение колебаний происходит только за счет дросселирования специальной рабочей жидкости, рабочий объем которой в процессе эксплуатации уменьшается из-за утечек, эта конструкция не может быть использована для гашения колебаний бурйльного инструмента.

Наиболее близким техническим реше. нием к изобретению является гидравлический демпфер бурильного инструмента, содержащий корпус, связанный со стволом с воэможностью передачи крутящего момента, расположенные между корпусом и стволом поршни, образующие полости, гидравлически связанные со скважинным пространством и внутренней полостью ствола, распор. ные втулки, установленные на стволе и корпусе между поршнями Г2 3Недостаток указанного устройства заключается в том, что оно может работать эффективно только в сжатой части бурильной колонны или непосредственно над долотом. В этом случае эффективная гидравлическая нагрузка, создаваемая демпфером, всегда направлена сверху вниз и препятствует развитию осевой динамической составляющей нагрузки на долото. При установке демпфера в растянутой части совершенно пропадает эффект разгрузки эластичных элементов.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей демпфе. ра путем обеспечения его работы и в растянутой части бурильной колонны.

Указанная цель достигается тем, что в гидравлическом демпфере бурильного инструмента, содержащем корпус, связанный со стволом с возможностью передачи крутящего момента, расположенные между корпусом и стволом поршни, образующие полости, гидравлически связанные со скважинным пространством и внутренней полостью ствола, распорные втулки, установленные на стволе и корпусе между поршнями, поршни выполнены в виде полых цилиндров с расположенными в их внутренних полостях кольцевымн подпружиненными относительно друг друга плунжерами, а корпус имеет толкатели, установленные с возможностью взаимодействия с плунжерами, причем полость ствола гидравлически связана с полостью поршня, а скважинное пространство — с гидравлически связанными между собой надпоршне.

10 вой и подпоршневой полостями.

На чертеже показан гидравлический демпфер бурильного инструмента.

Гидравлический демпфер бурильного инструмента содержит корпус 1, 15 на верхнем конце которого размещен переводник 2, предназначенный для соединения с бурильной колонной и со стволом 3, жестко связанным со штоком 4, имеющим возможность передачи

2О крутящего момента, расположенные между корпусом и стволом рабочие поршни 5 двухстороннего действия, выполненные в виде полых цилиндров с расположенными в их внутренних ра25

5 бочих полостях б,кольцевыми плунжерами 7, подпружиненными один относительно другого пружинами 8.

Для герметизации рабочих полостей 6 плунжеры снабжены уплотнениями 9. Поршни расположены внутри

3 кольцевых камер равного объема, образуя надпоршневую 10 и подпоршневую 11 полости, образованные распорными втулками 12 и 13, закрепленными в корпусе и стволе между поршня35 ми. Причем полость ствола гидравлически связана с полостью 6 поршня 5, а скважинное пространство — с гидравлически связанными между собой надпоршневой 10 и подпоршневой 11

40 полостями. Кроме того, корпус имеет толкатели 14 установленные с возможностью взаимодействия с плунжерами

7. Гидравлический демпфер имеет верхние и нижние уплотнения 15 и 16

45 и узел передачи крутящего момента 17

Гидравлический демпфер работает следующим образом.

Гидравлический демпфер бурильного инструмента устанавливается над долотом или, в зависимости от усло5О вий работы бурильного инструмента, в любом разъеме бурильной колонны.

В ненагруженном состоянии бурильной колонны система штока с поршнями находится в исходном положении с воэможностью свободного перемещения на определенную величину. Рабочая жидкость, подаваемая буровыми насосами в бурильную колонну, поступает через калиброванные радиальные

60 отверстия ствола 3 демпфера в рабочие полости 6 и кольцевые камеры, образованные надпоршневой 10 и подпоршневой 11 полостями, заполняя их.

В момент отскока долота от забоя, рабочие поршни 5, закрепленные на

1073430 стволе 3, вместе с ним двигаются вверх. При этом происходит вытеснение промывочной жидкости рабочими поршнями 5 двухстороннего действия через кольцевые щели из надпоршневых кольцевых полостей 10 в подпорш- . невые 11, т.е. в последних происходит процесс всасывания. Кроме того, рабочие поршни 5, надвигаясь на неподвижные толкатели 14, удерживающие верхние плунжеры 7 рабочих полостей 10 в исходном положении, заставляют сжиматься пружины 8, вытесняя,при этом промывочную жидкость из рабочих полостей 6 через радиальные отверстия, выполненные в рабочих поршнях 5 и 15 стволе 3 во внутреннюю полость ствола. Усилие демпфирования регулируется за счет определения необходимого количества поршней.

При дросселироЬании прОмывочной жидкости через кольцевые щели из надлоршневых кольцевых полостей 10 в подпоршневые 11 рабочими полостями

5 и из рабочих полостей 6 верхними плунмерами 7 срабатывается давление, а часть энергии, затрачиваемая на от. скок долота, гасится, переходя в теп ло рабочей жидкости, ограничивая при этом амплитуду перемещения долота, жестко связанного с системой поршней.

В момент, когда шарошки долота прошли ухаб забоя, перепад давления в затрубном и внутритрубном простран ствах демпфера смещает систему поршней в исходное положение и прижимает долото к забою. При этом подпружиненные плунжеры также распрямляются, а рабочие камеры заполняются промывочной жидкостью.

Демпфирование колебаний, возникаю. щих при растяжении бурильной колонны, происходит аналогиЧным образом с той. разницей, что вытеснение промывочной жидкости через кольцевые щели будет производиться из подпоршневых полостей 11 в надпоршневые 10, а в рабочих полостях 6 дросселирование жидкости будет создаваться при относительных осевых перемещениях нижних плунжеров.

Таким образом, ствол 3 и все жестко связанные с ним детали совершают возвратно-поступательные движения относительно системы корпуса в осевых направлениях, вследствие чего гашенне продольных колебаний осуществляется благодаря большим гидравлическим сопротивлениям, возникающим при истечении жидкости че-. рез кольцевые щели, и создание мощных жидкостных .пружин в рабочих полостях за счет перепада давления во внутренней полости ствола и скважинного пространства.

Технико-экономический эффект при применении демпферов достигается за счет повышения рабочего ресурса забойного двигателя и долота..

Составитепь В.Родина

Редактор М.Товтин Техред Т.чанте Корректор Г.Реыетник

Заказ 288/31 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комиТета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,. Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4