Гидравлический забойный вибратор поперечных колебаний

 

Изобретение относится к области бурения глубоких скважин и позволяет увеличить долговечность работы вибратора (В) в скважине и сохранить стабильность его технических параметров. Он содержит последовательно установленные в осевом канале корпуса (К) 1 сопло 2, боек в виде шара 4 и ограничитель 5 его осевого перемещения с отверстиями и опорным стержнем (ОС) 6. Осевой канал К 1 в интервале размещения шара 4 выполнен коническим, сужающимся к ограничителю 5. Поток жидкости , проходя через сопло 2, обтекает щар 4 и выходит через отверстия ограничителя 5. Шар 4 колеблется в плоскости, перпендикулярной направлению потока. При этом детали В подвергаются износу. Благодаря тому, что прочность cii материала К 1 и прочность (J2 материала ОС 6 связаны зависимостью rn,ai/a2, где rn,g 3; 10, достигается опережающий износ ОС 6. При этом шар 4 смещается вниз в зону, где втулка 3 не изнощена. В результате диаметральный зазор между щаром 4 и втулкой 3 будет постоянным до полного срабатывания ОС 6. Частота колебаний и сила удара шара 4 не изменяется в процессе работы В. Скорость износа ОС 6 можно регулировать за счет изменения площади Si проходного сечения сопла 2 и суммарной площади Sg проходных сечений отверстий ограничителя 5 в пределах зависимости Ш2 Si/S2, где т2б 0,7; 1,0. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. f& (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1286721 (su 4 Е 21 В 4/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3873576/22-03 (22) 13.02.85 (46) 30.01.87. Бюл. № 4 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт природных газов (72) Э. А. Манвелов, В. А. Погосян, В. М. Шестоперов, Э. А. Акопов и А. Б. Погосян (53) 622.24.053 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 953183, кл. Е 21 В 23/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 209350, кл. Е 21 В 4/14, 1965. (54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ЗАБОЙНЫЙ

ВИБРАТОР ПОПЕРЕЧНЫХ КОЛЕБАНИЙ (57) Изобретение относится к области бурения глубоких скважин и позволяет увеличить долговечность работы вибратора (В) в скважине и сохранить стабильность его технических параметров. Он содержит последовательно установленные в осевом канале корпуса (К) 1 сопло 2, боек в виде шара 4 и ограничитель 5 его осевого перемещения с отверстиями и опорным стержнем (ОС) 6. Осевой канал К 1 в интервале размещения шара 4 выполнен коническим, сужающимся к ограничителю 5. Поток жидкости, проходя через сопло 2, обтекает шар

4 и выходит через отверстия ограничителя 5. Шар 4 колеблется в плоскости, перпендикулярной направлению потока.

При этом детали В подвергаются износу, Благодаря тому, что прочность oi материала

К 1 и прочность о материала ОС 6 связаны зависимостью гп,=о1/о, где m 6 (3; 10), достигается опережающий износ ОС 6. При этом шар 4 смещается вниз в зону, где втулка 3 не изношена. В результате диаметральный зазор между шаром 4 и втулкой

3 будет постоянным до полного срабатывания ОС 6. Частота колебаний и сила удара шара 4 не изменяется в процессе работы

В. Скорость износа ОС 6 можно регулировать за счет изменения площади S проходного сечения сопла 2 и суммарной площади S2 проходных сечений отверстий ограничителя 5 в пределах зависимости m =

=S>/Sz, где m g (0,7; 1,0). 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1286721

Изобретение относится к бурению глубоких скважин, а именно к устройствам для возбуждения в породоразрушающем инструменте поперечных колебаний.

Цель изобретения — увеличение долговечности работы вибратора в скважине и сохранение стабильности его технических параметров.

На фиг. 1 изображен гидравлический забойный вибратор поперечных колебаний, разрез; на фиг. 2 — разрез А — А на 10 фиг. 1.

Вибратор содержит корпус 1, в осевом канале которого последовательно установлены сопло 2, втулка 3 с бойком в виде шара 4 и ограничитель 5 осевого.перемещения шара 4 в корпусе 1 с отверстиями и опорным стержнем 6. Внутренняя поверхность втулки 3, образующая осевой канал корпуса 1 в интервале размещения шара 4, выполнена конической, сужающейся к ограничителю 5. Прочность а1 материала корпуса (втулки 3) и прочность о2 материала опорного стержня 6 связаны зависимостью гп)= o i/o2, гдето) g (3; 10), а площадь $) проходного сечения сопла 2 и суммарная площадь S2 проходных сечений отверстий ограничителя 5 связаны зависимостью т2=

= — S i/S2, где m2 F (0.7; 1,0) .

Вибратор работает следующим образом.

Поступающий в вибратор поток промывочной жидкости, проходя через сопло 2, попадает в конический канал втулки 3, обтекает шар 4, смещенный к стенке канала, и выходит через отверстия ограничителя 5.

При этом шар 4 принуждается к колебаниям в плоскости, перпендикулярной направлению потока. Частота колебаний и сила удара шара о стенки канала зависят от расхода промывочной жидкости, диаметра шара и зазора между стенками канала и шара, которые определяются расчетом.

При работе вибратора его детали подвергаются интенсивному износу под действием абразивных частиц, содержащихся в промы- 4р ночной жидкости. Наибольшему износу подвергаются втулка, опорный стержень и шар в зоне их контакта. В результате на втулке вырабатывается торовидная канавка, шар уменьшается в диаметре и уменьшается высота опоры. Уменьшение высоты опоры не 45 влияет на технические параметры вибратора, уменьшение массы шара, вследствие износа, также не сушественно, при этом возможно снижение силы удара до 10О.

Наибольшее влияние на изменение технических параметров оказывает увеличение зазора между шаром и втулкой, например, для диаметра шара в 100 мм и расхода промывочной жидкости 40 л/с, диаметральный зазор между шаром и втулкой составляет 6 мм.

Благодаря тому, что опорный стержень выполнен из материала, уступающего по прочности материалу втулки в 3 10 раз, достигается опережающий износ опорного стержня и смещение шара вниз в зону, где втулка не изношена. Увеличение зазора, обусловленное износом поверхности

urapa, компенсируется тем, что рабочий канал втулки выполнен коническим, сужающимся книзу. В такой конструкции вибратора, диаметральный зазор между шаром и втулкой увеличивается только на стадии приработки, а в дальнейшем остается постоянным до полного срабатывания опорного стержня. Начальное увеличение зазора учитывается при проектировании вибратора. Скорость износа опорного стержня регулируется изменением прочности материала и диаметра опорного стержня, а также изменением соотношения суммарной площади проходного сечения отверстий ограничителя и площади проходного сечения сопла.

Формула изобретения

l. Гидравлический забойный вибратор поперечных колебаний, включающий корпус, в осевом канале которого последовательно установлены сопло, боек в виде шара и ограничитель осевого перемещения шара в корпусе с отверстиями и опорным стержнем, отличающийся тем, что, с целью увеличения долговечности работы вибратора в скважине и сохранения стабильности его технических параметров, осевой канал корпуса в интервале размещения шара выполнен коническим, сужающимся к ограничителю, а прочность материала корпуса и прочность материала опорного стержня связаны следующей зависимостью а)

m)=

О2 где гп) Q (3; 10).

2. Вибратор по п. 1, отличающийся тем, что площадь Si проходного сечения сопла и суммарная площадь S2 проходных сечений отверстий ограничителя связаны следующей зависимостью

Si

m2 — S )

2 где m2 C (0,7; 1,0), 1286721

A-А

Составитель А. Сергачев

Редактор М. Товтин Техред И. Верее Корректор М. Пожо

Заказ 7689 30 Тираж 554 Подпис нос

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4, 5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4