Буровой наддолотный амортизатор

 

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для бурения нефтяных и газовых скважин. Цель повышение эффективности работы за счет линеразации рабочей характеристики упругого элемента и разгрузки узла передачи крутящего момента. Для этого диски упругого элемента выполнены с гнездами в виде части поверхности вращения для размещения шаров из упругого материала. Поверхность вращения выполнена в виде сферы с радиусом, равным радиусу шара, а глубину гнезда выбирают с учетом диаметра шара D_ш из соотношения: h/D_ш= 0,1-0,25 0,1 0,25. Наличие в дисках гнезд, обеспечивает в процессе дефформации резинового шара при росте осевой нагрузки непрерывное возрастание площади контакта шара с диском. Гнезда позволяют снизить нагрузку на шлицевой узел. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для гашения вибраций и может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин.

Целью изобретения является повышение эффективности за счет линеаризации рабочей характеристики упругого элемента и разгрузки узла передачи крутящего момента.

На фиг.1 и 2 изображен буровой наддолотный амортизатор, разрез; на фиг.3 разрез по А-А на фиг.1.

Буровой наддолотный амортизатор содержит корпус 1, составленный из соединенных резьбой нескольких частей, в нижней части которого установлен переводник 2 для присоединения долота (не показано). В корпусе 1 расположен ступенчатый вал, большая ступень 3 которого имеет шлицы, образующие с ответными шлицами на корпусе 1 шлицевое соединение 4 и замкнутую шлицевую полость 5. Меньшая ступень 6 вала образует с корпусом 1 полость 7 для размещения упругого элемента, выполненного, например, в виде двойных рядов упругих, например, резиновых шаров 8, расположенных между дисками 9, закрепленными в корпусе 1, и дисками 10, закрепленными на валу. Закрепление дисков 9 осуществляется путем зажатия их между втулками 11 с помощью переводника 2, а закрепление дисков 10 путем зажатия их между втулками 12 с помощью гайки 13.

Полость 7 открыта со стороны внутреннего канала 14, поэтому упругий элемент должен иметь зазоры, обеспечивающие свободное перетекание бурового раствора в процессе работы. Между шлицевой полостью 5 и полостью 7 расположена камера 15 гидравлической разгрузки, сообщенная с затрубным пространством каналами 16. Камера 15 гидравлической разгрузки отделена от полости 7 с упругим элементом уплотнением 17, а от шлицевой полости 5 уплотнением 18. Шлицевая полость заполнена маслом. В торце большей ступени 3 вала, расположенном в камере 15 гидравлической разгрузки, установлена гибкая стенка в виде, например, плавающего поршня 19, образующего на валу камеру 20, гидравлически связанную каналом 21 со шлицевой полостью 5.

Каждый двойной ряд резиновых шаров 8 содержит разделительный диск 22. В дисках 9,10 и 22 выполнены гнезда 23, в которых расположены шары 8. Гнезда 23 представляют собой часть поверхности вращения, например эллипсоида вращения, тора, сферы. Если гнездо 23 образовано частью сферы, то радиус последней берется равным диаметру шара, а глубина гнезда 23 выбирается из выражения h (0,1-0,25)D_ш, где h глубина гнезда; D_ш диаметр шара.

Буровой наддолотный амортизатор работает следующим образом.

После спуска амортизатора в составе бурильных труб в скважину камера гидравлической разгрузки 15 и полость 7 с упругим элементом заполняются буровым раствором под гидростатическим давлением. Плавающий поршень 19 выравнивает давление в шлицевой полости 5, разгружая тем самым уплотнения 18. Благодаря расположению уплотнения 17, нагруженного рабочим перепадом давления, на минимальном диаметре вала 6 обеспечивается минимальная осевая гидравлическая сила, сдвигающая с вала 3 корпус 1.

Влияние на характеристику амортизатора демпфирования жидкости, заполняющей упругий элемент, устраняется путем выбора зазоров, обеспечивающих свободные перетоки, или путем выполнения специальных каналов в дисках. Выбор зазоров производится для рабочего интервала частот колебаний корпуса амортизатора. Поэтому характеристика амортизатора будет определяться только характеристикой упругого элемента.

Наличие в дисках гнезд, представляющих собой часть поверхности вращения, например эллипсоида вращения, сферы, тора, обеспечивает в процессе деформации резинового шара при росте осевой нагрузки непрерывное возрастание площади контакта шара с диском. Таким образом достигается линейность рабочей характеристики "нагрузка-деформация" и, следовательно, постоянная жесткость.

Кроме того, гнезда позволяют снизить нагрузку на шлицевой узел, так как шар, расположенный в гнезде, может передавать крутящий момент.

Технико-экономическая эффективность заключается в осуществлении расчетного режима работы за счет линейности характеристики упругого элемента в рабочем интервале осевых нагрузок и минимально возможной осевой гидравлической силы, являющийся результатом наличия перепада давления на долоте.

Формула изобретения

1. БУРОВОЙ НАДДОЛОТНЫЙ АМОРТИЗАТОР, включающий корпус, расположенный в его полости ступенчатый вал, образующий с корпусом своей большей ступенью шлицевую полость, меньшей ступенью полость для размещения упорного элемента, содержащего поочередно установленные диски и шары из упругого материала, и камеру гидравлической разгрузки, сообщающуюся с затрубным пространством и расположенную между полостью с упругим элементом и шлицевой полостью, расположенную в камере гидравлической разгрузки гибкую стенку, закрепленную на валу и образующую камеру, гидравлически связанную со шлицевой полостью, отличающийся тем, что диски упругого элемента выполнены с гнездами в виде части поверхности вращения для размещения шаров из упругого материала.

2. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что поверхность вращения выполнена в виде сферы с радиусом, равным радиусу шара упругого элемента, а глубина гнезда выбирается из соотношения h / D_ш 0,1 0,25, где h глубина гнезда, мм; D_ш диаметр шара упругого элемента, мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3