Демпфер продольных колебаний

 

Использование: гашение продольных вибраций низа бурильной колонны за счет избирательного демпфирования высокоамплитудных низкочастотных колебаний. Сущность изобретения: демпфер продольных колебаний включает корпус, подвижный относительно последнего в осевом направлении полый вал, связанный с корпусом Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к забойному оборудованию, предназначенному для гашения продольных вибраций низа бурильной колонны. Целью изобретения является повышение эффективности и надежности работы за счет избирательного демпфирования высокоамплитудных низкочастотных колебаний. На фиг. 1 изображен общий вид демпфера продольных колебаний в разрезе; на фиг. шлицевым соедилением и размещенный между корпусом и валом гидродинамический демпфирующий узел с регулятором динамического демпфирования, выполненный с целью преобразования механической энергии колебаний долота в тепловую за счет трения жидкости в калиброванных отверстиях и кольцевых каналах в виде закрепленных на корпусе друг под другом цилиндров и расположенных в их полости, связанных с валом поршней, образующих с цилиндрами надпоршневые и подпоршневые полости, связанные каналами соответственно с затрубным пространством и внутритрубной полостью. Регулятор гидродинамического демпфирования выполнен в виде телескопически подвижных относительно друг друга в осевом направлении внутренней и наружной втулок, жестко связанных одним концом соответственно с валом и корпусом. Наружная втулка в средней части имеет отверстия и кольцевую проточку на внутренней поверхности, а внутренняя втулка имеет расположенные, на разной высоте калиброванные отверстия различного диаметра. 3 ил. 2 и 3 - соответственно сечения А-А и Б-Б на фиг. 1. Демпфер содержит корпус 1 и вал 2, между которыми во внутренней кольцевой цилиндрической полости размещен гидродинамический демпфирующий узел, состоящий из последовательно установленных и жестко закрепленных на валу 2 поршней 3 и из сочлененных с-ними цилиндров 4, аналогично закрепленных в корпусе 1. Как вариант , поршни 3 могут быть заменены Ј iOD IS к ел Si CJ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s Е 21 В 17/07

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ! СО !

О о

,1Я

Ql (21) 4446079/03 (22) 21,06,88 (46) 30,03.93. Бюл. ¹ 12 (71) Башкирский государственный научноисследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) А, LU, Янтурин, Ш, Х. Хамзин, М, Д.

Валеев, P. А, Мамлеев и P. 3, Ахмадишин (73) Башкирский государственный научноисследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (56) Авторское свидетельство СССР

N. 966225, кл. Е 21 В 17/07, 1982, Авторское свидетельство СССР

N 1463903, кл, Е 21 B 17/07, 1989. (54) ДЕМПФ ЕР ПРОДОЛЬНЫХ КОЛ Е БАНИЙ (57) Использование: гашение продольных вибраций низа бурильной колонны за счет избирательного демпфирования высокоамплитудных низкочастотных колебаний, Сущность изобретения: демпфер продольных колебаний включает корпус, подвижный относительно последнего в осевом направлении полый вал, связанный с корпусом

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к забойному оборудованию, предназначенному для гашения продольных вибраций низа бурильной колонны, Целью изобретения является повышение эффективности и надежности работы за счет избирательного демпфирования высокоамплитудных низкочастотных колебаний, На фиг. 1 изображен общий вид демпфера продольных колебаний в разрезе; на фиг.

„,. Ы„„1806257 АЗ шлицевым соединением и размещенный между корпусом и валом гидродинамиче.ский демпфирующий узел с регулятором динамического демпфирования, выполненный с целью преобразования механической энергии колебаний долота в тепловую за счет трения жидкости в калиброванных отверстиях и кольцевых каналах в виде закрепленных на корпусе друг под другом цилиндров и расположенíblxl в их полости, связанных с валом поршней, образующих с цилиндрами надпоршневые и подпоршневые полости, связанные каналами соответственно с затрубным пространством и внутритрубной полостью. Регулятор гидродинамического демпфирования выполнен в виде телескопически подвижных относительно друг друга в осевом направлении внутренней и наружной втулок, жестко связанных одним концом соответственно с валом и корпусом, Наружная втулка в средней части имеет отверстия и кольцевую проточку на внутренней поверхности, а внутренняя втулка имеет расположенные, на разной высоте калиброванные отверстия различного диаметра. 3 ил, 2 и 3 — соответственно сечения А-А и Б-Б на фиг. 1.

Демпфер содержит корпус 1 и вал 2. между которыми во внутренней кольцевой цилиндрической полости размещен гидродинамический демпфирующий узел, состоящий из последовательно установленных и жестко закрепленных на валу 2 поршней 3 и из сочлененных с.ними цилиндров 4, аналогично закрепленных в корпусе 1. Как вариант, поршни 3 могут быть заменены

1806257

40

50

55 кольцевыми мембранами, Для предотвращения проворачивания друг относительно друга корпус 1 и вал 2 сочленены между собой с помощью шлицевого соединения. Полости

5 и 6 над и под поршнями 3 через калиброванные отверстия и кольцевые цилиндрические каналы сообщены, соответственно, с затрубным кольцевым пространством и с внутритрубной полостью.

Внутренняя кольцевая полость 7 между валом 2 и корпусом 1 в зоне под самым нижним поршнем и внутритрубная полость дополнительно разобщены между собой регулятором гидродинамического демпфирования, выполненным в виде жестко связанной с корпусом 1 втулки 8 с кольцевой полостью переменного поперечного сечения (переменного гидравлического сопротивления), сообщенной с полостью 7 радиальными отверстиями и продольно скользящей относительно втулки 8 и жестко связанной с валом 2 втулки 9 с радиальными калиброванными отверстиями 10, продольно смещенными друг относительно друга и полностью сообщенными в статическом состоянии с кольцевой полостью втулки 8, Демпфер работает следующим образом.

При продольных колебаниях корпус 1 перемещается относительно вала 2. При этом, в зависимости от направления переменного движения, жидкость из полости 6 будет выдавливаться через калиброванные отверстия и каналы в полость 7, а затем — во внутритрубное пространство, или же из полости 5 — в затрубное кольцевое. В результате механическая энергия колебаний будет преобразовываться в тепловую за счет трения жидкости в калиброванных отверстиях и кольцевых каналах с высоким гидравлическим сопротивлением, т, е. будет происходить демпфирование энергии продольных колебаний. С увеличением амплитуды колебаний (виброперемещений) все большая часть размещенных на втулке 9 калиброванных отверстий 10 будет периодически перекрываться втулкой 8, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления и, соответственно, степени демпфирования. Таким образом втулки 8 и 9 выполняют роль простейшего механизма

30 обратной связи, регулируя степень демпфирования в зависимости от амплитуды колебаний. Это дает возможность производить избирательное демпфирование, т. е., гасить низкочастотные высокоамплитудные так называемые грунтовые колебания долота, не затрагивая, при этом, низкоамплитудные высокочастотные зубцовые колебания, необходимые для эффективного разрушения породы. Для снижения интенсивности износа трущихся поверхностей внутренняя полость демпфера заполняется консистентной смазкой. Сменой втулок 8 и 9 с различным количеством и размерами отверстий подбирают требуемую степень демпфирования. Меняя количество рабочих пар "поршень — цилиндр", варьируют эффективностью виброгашения в зависимости от величины статической нагрузки на забой и других факторов.

Формула изобретения

Демпфер продольных колебаний, включающий корпус, подвижный относительно последнего в осевом направлении полый вал, связанный с корпусом шлицевым соединением и размещенный между корпусом и валом гидродинамический демпфирующий узел с регулятором динамического демпфирования, отличающийся тем, что. с целью повышения эффективности и надежности работы за счет избирательного демпфирования высокоамплитудных низкочастотных колебаний, гидродинамический демпфирующий узел выполнен в виде закрепленных на корпусе друг под другом цилиндров и расположенных в их полости, связанных с валом поршней, образующих с цилиндрами надпоршневые и подпоршневые полости, причем последние гидравлически связаны соответственно с затрубным пространством и внутритрубной полостью, а регулятор гидродинамического демпфирования выполнен в виде телескопически установленных внутренней и наружной втулок, жестко связанных одним концом соответственно, с валом и корпусом, причем наружная втулка в средней части имеет отверстия и кольцевую проточку на внутренней поверхности, а внутренняя втулка имеет расположенные на разной высоте калиброванные отверстия различного диаметра.

1806257

6-6

9иг, 1

Составитель О.Ботыгина

Техред М.Моргентал Корректор М.Ткач

Редактор

Заказ 969 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101