Осциллятор для бурильной колонны



Осциллятор для бурильной колонны
Осциллятор для бурильной колонны
Осциллятор для бурильной колонны
Осциллятор для бурильной колонны
Осциллятор для бурильной колонны
Осциллятор для бурильной колонны
Осциллятор для бурильной колонны
Осциллятор для бурильной колонны

 


Владельцы патента RU 2565316:

Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" (RU)

Изобретение относится к гидравлическим приводам для вращательного бурения, размещаемым в скважинах, в частности к осцилляторам для бурильной колонны, предназначенным для создания гидромеханических импульсов, воздействующих на бурильную колонну. Осциллятор содержит героторный винтовой гидравлический двигатель, включающий статор и расположенный внутри него ротор, и клапан, клапанные элементы которого взаимодействуют, совместно образуя переменное проходное сечение для текучей среды через клапан. Осциллятор содержит плунжерный модуль, трансмиссионный вал, радиально-упорную опору вращения и генератор гидромеханических импульсов, содержащий корпус, размещенную внутри корпуса оправку, элементы для передачи крутящего момента между корпусом и оправкой, пружинный модуль между корпусом и оправкой, упорную втулку между верхним упорным торцом корпуса и пружинным модулем, кольцевой поршень с уплотнениями, установленный между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью оправки, реагирующий на давление текучей среды, а также содержащий уплотнения во входной части между корпусом и оправкой и камеру для рабочей жидкости-масла, ограниченную уплотнениями во входной части корпуса и уплотнениями кольцевого поршня между корпусом и оправкой, и упорное кольцо, установленное на внутреннем трубчатом элементе, составляющем нижнюю часть оправки. Вращательный привод для передачи момента между оправкой и корпусом при продольном перемещении относительно друг друга снабжен ударным кольцом, установленным в оправке с возможностью продольного перемещения оправки с ударным кольцом внутри упорной втулки. Повышается ресурс и надежность осциллятора, снижаются силы трения бурильной колонны о стенки скважины, уменьшаются крутильные напряжения в бурильной колонне при наклонно-направленном бурении, снижается вероятность прихвата бурильной колонны, обеспечивается возможность приложения осевой нагрузки на осциллятор при работе гидромеханическим ясом для освобождения от прихвата, повышается ресурс долота и скорость проходки скважины. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к гидравлическим приводам для вращательного бурения, размещаемым в скважинах, в частности к осцилляторам для бурильной колонны, предназначенным для создания гидромеханических импульсов, воздействующих на бурильную колонну для уменьшения сил трения о стенки скважины, снижения крутильных напряжений в бурильной колонне, увеличения ресурса долота и повышения скорости проходки при наклонно-направленном бурении нефтяных скважин.

Известен забойный инструмент для очистки обсаженного участка скважины, содержащий корпус, входное отверстие для флюида, через которое флюид может войти в корпус, и множество выходных отверстий, через которые флюид может выйти из корпуса и воздействовать на материал стенки скважины, а также компоновку клапанов для избирательного регулирования объема флюида, направленного из выходного отверстия между, по меньшей мере, одним из выходных отверстий и, по меньшей мере, еще одним другим выходным отверстием, при этом с компоновкой клапанов в первой конфигурации больший объем флюида направляется от входного отверстия в указанное, по меньшей мере, одно из выходных отверстий, и меньший объем флюида направляется от входного отверстия в указанное, по меньшей мере, еще одно другое выходное отверстие, и с компоновкой клапанов во второй конфигурации меньший объем флюида направляется из внутренней полости в указанное, по меньшей мере, одно из выходных отверстий и больший объем флюида направляется от входного отверстия в указанное, по меньшей мере, еще одно другое выходное отверстие (US 8251144 B2, 28.08.2012).

Недостатком известной конструкции является неполная возможность использования в компоновке низа бурильной колонны (КНБК) для создания гидромеханических импульсов с заданной частотой и амплитудой колебаний для снижения сил трения бурильной колонны о стенки скважины, уменьшения крутильных напряжений в бурильной колонне при роторном бурении (с вращением бурильной колонны) боковых горизонтальных стволов нефтяных скважин винтовым героторным гидравлическим двигателем, а также для предотвращения прихвата бурильной колонны, возникающего под действием перепада давления, что объясняется отсутствием выходной проточной части, необходимой для подачи бурового раствора под давлением в компоновку низа бурильной колонны для привода ротора винтового героторного гидравлического двигателя с долотом.

Компоновка низа бурильной колонны (КНБК) включает обычно винтовой героторный гидравлический двигатель, долото, регулятор угла перекоса, центраторы с жесткими лопастями, расширители, утяжеленные бурильные трубы, гидравлические ясы, скважинные модули телеметрической системы, например, модули измерения (MWD) и каротажа (LWD), необходимые для направленного бурения скважины.

Недостатком известного забойного инструмента является также размещение на входе упора с отверстиями в поперечной стенке, при этом твердые абразивные частицы бурового раствора, например, до 2% песка с размерами 0,15÷0,95 мм и до 5% нефтепродуктов полимер - глинистого бурового раствора плотностью 1,16÷1,26 г/см3, прокачиваемого при гидростатическом давлении, например, 25-40 МПа, вызывают шламование и увеличивают потери давления при прохождении бурового раствора через упор с отверстиями в поперечной стенке, вследствие этого не обеспечивается требуемая механическая мощность ударного инструмента и амплитуда колебаний бурильной колонны.

Недостатком известной конструкции является также жесткое закрепление колеблющейся пластины 34 из твердого сплава (карбида вольфрама) в клапанном элементе 22, который определяет главную продольную ось 20, и жестко скреплен резьбой с ротором 52, вследствие этого не обеспечивается ресурс пластин из твердого сплава, основные дефекты известной конструкции - выкрашивания, сколы и разрушения скользящих контактных прямоугольных торцов колеблющейся клапанной пластины 34 и неподвижной клапанной пластины 24, также выполненной из твердого сплава, изображено на фиг. 2.

Известно забойное импульсное устройство в сочетании с бурильной колонной, включающей насосно-компрессорные трубы, буровой двигатель, состоящий из статора, подсоединенного к насосно-компрессорным трубам, и ротора, зафиксированного в статоре таким образом, чтобы вращаться относительно статора и насосно-компрессорных труб под влиянием потока бурового флюида под давлением в насосно-компрессорных трубах, буровое долото, присоединенное к нижнему концу ротора бурового двигателя таким образом, чтобы вращаться с ротором бурового двигателя, и фиксатор ротора, забойное импульсное устройство, включающее трубчатый корпус, соединенный с насосно-компрессорными трубами, корпусом, имеющим осевое отверстие, простирающееся вдоль оси, чтобы сделать возможным проход через него бурового флюида, клапан, размещенный в отверстии трубчатого корпуса и определяющий размер сечения для потока бурового флюида, клапан, состоящий из неподвижной части, неподвижно расположенный относительного трубчатого корпуса, и вращающейся частью, подвижно расположенной в трубчатом корпусе таким образом, чтобы варьировать площадь проходного сечения за счет вращения вращающейся части относительно неподвижной части, а также приводное звено, расположенное между вращающейся частью клапана и ротором бурового двигателя, так чтобы вращать вращающуюся часть клапана относительно насосно-компрессорных труб вместе с ротором бурового двигателя, при этом фиксатор ротора включает кольцевой стопорный элемент, монтированный последовательно с насосно-компрессорными трубами между корпусом статора бурового двигателя и трубчатым корпусом импульсного устройства и фиксирующий элемент, проходящий через стопорный элемент таким образом, чтобы подсоединяться между ротором бурового двигателя и приводным звеном, а также фиксирующий элемент, включающий часть увеличенного размера над стопорным элементом, который не может проходить через кольцевой стопорный элемент (US 8181719 B2, 22.05.2012).

Недостатком известной конструкции является увеличивающийся при работе продольный люфт плунжера 80, а также необходимость настройки расходного сечения 64 в положении, когда перекрываются каналы 70 плунжера 80 при помощи резьбовой втулки 48 и винтов 52, при этом плунжер 80 удерживается в продольном направлении карданным валом 72, переходником 32, ротором 20 винтового героторного двигателя, шпиндельным узлом, скрепленным с долотом 22, и определяет величину продольного люфта плунжера 80, щелевого конического канала 64 и расход бурового раствора через сечения 64, изображено на фиг. 4, 6, 8.

Вследствие этого, по мере наработки известного забойного импульсного устройства в сочетании с бурильной колонной, снижаются энергетические характеристики импульсов давления текучей среды, направленных против потока в сторону ударного инструмента, а также не обеспечивается механическая мощность ударного инструмента, необходимого для уменьшения сил трения бурильной колонны о стенки скважины, уменьшения крутильных напряжений в бурильной колонне при роторном бурении горизонтального ствола наклонно-направленной скважины, а также для предотвращения прихвата бурильной колонны, возникающего под действием перепада давления.

Другим недостатком известной конструкции является увеличение вероятности гидроабразивного размыва щелевого конического канала 64, что объясняется тем, что твердые абразивные частицы бурового раствора, например, до 2% песка с размерами 0,15÷0,95 мм и до 5% нефтепродуктов полимер - глинистого бурового раствора плотностью 1,16÷1,26 г/см3, прокачиваемого при гидростатическом давлении, например, 25÷40 МПа, при воздействии на плунжер 80 усилия от долота 22, направленного от забоя скважины на забойное импульсное устройство, передающегося через ротор 20 объемного двигателя, переходник 32, и карданный вал 72, увеличивают износ соединений и продольный люфт плунжера 80, вследствие этого уменьшается проходное сечение щелевого конического канала 64, скорость течения бурового раствора через щелевой конический канал 64 возрастает, не обеспечивается требуемая механическая мощность ударного инструмента и амплитуда колебаний бурильной колонны для снижения сил трения бурильной колонны о стенки скважины.

Известно импульсное устройство потока для обеспечения ударного эффекта, содержащее корпус для установки в колонне, на корпусе имеется сквозное отверстие для обеспечения прохождения жидкости через него, клапан, расположенный в отверстии, для обеспечения прохода потока, включающий компонент клапана, который является подвижным для того, чтобы изменять площадь прохождения текучей среды, предназначенный для изменения потока текучей среды, проходящей через него, а также гидравлический забойный двигатель с гидравлическим приводом, функционально связанный с клапаном для привода компонента клапана и устройство, чувствительное к давлению, которое расширяется или сужается в ответ на изменение давления жидкости, создающееся посредством изменения потока жидкости, при этом сужение и расширение устройства, чувствительного к давлению, обеспечивает ударный эффект (US 6279670 B1, 28.08.2001).

Недостатком известной конструкции является ее сложность и высокая стоимость, а также то, что импульсная сила используется преимущественно для создания эффекта ударного бурения на долоте, вследствие этого снижаются технологические возможности использования в компоновке низа бурильной колонны (КНБК) для создания гидромеханических импульсов с заданной частотой и амплитудой колебаний, воздействующих на колонну для снижения сил трения вращающейся бурильной колонны о стенки скважины, уменьшения крутильных напряжений в бурильной колонне при роторном бурении горизонтального ствола наклонно-направленной скважины, а также для предотвращения прихвата бурильной колонны, возникающего под действием перепада давления.

Недостатком известной конструкции является также размещение на входе в двигатель расходной вставки 14 (изображено на фиг. 2), при этом твердые абразивные частицы бурового раствора, например, до 2% песка с размерами 0,15÷0,95 мм и до 5% нефтепродуктов полимер - глинистого бурового раствора плотностью 1,16÷1,26 г/см3, прокачиваемого при гидростатическом давлении, например, 25÷40 МПа, приводят к шламованию бурового раствора в расходной вставке 14, которая перекрывает траекторию потока бурового раствора, а также к потерям давления при прохождении через отверстия вставки 14, вследствие этого в бурильной колонне возникают гидравлические удары, не обеспечиваются энергетические характеристики пульсирующего давления текучей среды, направленного в сторону ударного инструмента 3 (US 6588518 B2, Jul. 8, 2003), чувствительного к давлению для создания импульсной силы на участок бурильной колонны, где импульсная сила используется только для создания эффекта ударного бурения на долоте.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является ударно-вращательное устройство, содержащее корпус, приспособленный для монтажа на опорном элементе, объемный двигатель, имеющий статор и ротор, в котором при эксплуатации ротор колеблется, вращаясь и перемещаясь в поперечном направлении внутри статора, и клапан, включающий колеблющийся первый клапанный элемент и неподвижный второй клапанный элемент, причем каждый клапанный элемент образует клапанное отверстие и имеет основную продольную ось, первый клапанный элемент соединен с ротором и имеет возможность перемещения относительно второго клапанного элемента, при этом при эксплуатации клапанные элементы взаимодействуют, совместно образуя переменное проходное сечение через клапан, и, по меньшей мере, одно из отверстий клапанных элементов смещено от соответствующей основной продольной оси (RU 2362866 C2, 27.07.2009).

При работе перепад давления бурового раствора через винтовой героторный гидравлический двигатель 19 сдвигает в сторону клапанного устройства 30 ротор 24, этой силе препятствует клапанное устройство 30, управляемое (вращаемое) ротором 24 двигателя 19, при этом перепад давления может быть через двигатель 19 в противоположном направлении и может сдвигать ротор 24 в сторону упора 32 с поперечной стенкой, расположенного на входе в двигатель, вследствие этого ротор 24 сам является источником знакопеременных осевых ударных нагрузок.

Недостатком известной конструкции является жесткое закрепление колеблющейся пластины 34 из твердого сплава (карбида вольфрама) в клапанном элементе 38, который определяет главную продольную ось A, и жестко скреплен резьбой 42 с ротором 24, вследствие этого не обеспечивается ресурс, при этом основные дефекты известной конструкции выкрашивания, сколы и разрушения скользящих контактных прямоугольных торцов колеблющейся пластины 34 и неподвижной клапанной пластины 36, также из твердого сплава, изображено на фиг. 3, 5.

Другим недостатком известной конструкции является размещение на входе в двигатель упора 32 с отверстиями 19 в поперечной стенке, при этом твердые абразивные частицы бурового раствора, например, до 2% песка с размерами 0,15÷0,95 мм и до 5% нефтепродуктов полимер - глинистого бурового раствора плотностью 1,16÷1,26 г/см3, прокачиваемого при гидростатическом давлении, например, 25÷40 МПа, приводят к шламованию бурового раствора на поперечной стенке упора 32, который перекрывает траекторию потока бурового раствора, а также к потерям давления при прохождении через отверстия упора 32, вследствие этого в бурильной колонне возникают гидравлические удары, не обеспечивается требуемая механическая мощность ударного инструмента и амплитуда колебаний бурильной колонны для снижения сил трения бурильной колонны о стенки скважины, уменьшения крутильных напряжений в бурильной колонне при роторном бурении горизонтального ствола наклонно-направленной скважины, а также для предотвращения прихвата бурильной колонны, возникающего под действием перепада давления.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение ресурса и надежности осциллятора для бурильной колонны, снижение сил трения бурильной колонны о стенки скважины, уменьшение крутильных напряжений в бурильной колонне, повышение ресурса долота и увеличение скорости проходки при наклонно-направленном бурении скважин за счет повышения энергетических характеристик пульсирующего давления текучей среды, повышения механической мощности генератора гидромеханических импульсов, увеличения усталостной выносливости и прочности клапанных пластин в клапанных элементах, а также за счет повышения точности установки рабочего хода на сжатие при определенном усилии продольного сжатия внутренних трубчатых элементов генератора гидромеханических импульсов.

Другой технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является обеспечение возможности приложения сверхвысокой осевой нагрузки на осциллятор при работе гидромеханическим ясом (для удара вверх) в компоновке бурильной колонны для освобождения от прихвата за счет того, что вращательный привод для передачи момента между корпусом и оправкой при продольном перемещении относительно друг друга снабжен ударным кольцом, установленным в оправке с возможностью продольного перемещения оправки с ударным кольцом внутри упорной втулки.

Сущность технического решения заключается в том, что в осцилляторе для бурильной колонны, содержащем героторный винтовой гидравлический двигатель, включающий статор с закрепленной в нем обкладкой из эластомера с внутренними винтовыми зубьями и расположенный внутри статора ротор с наружными винтовыми зубьями, вращение ротора осуществляется насосной подачей текучей среды, число зубьев ротора на единицу меньше числа зубьев обкладки из эластомера, ходы винтовых зубьев обкладки из эластомера и ротора пропорциональны их числам зубьев, центральные продольные оси ротора и обкладки из эластомера смещены между собой на величину эксцентриситета, и клапан, включающий первый клапанный элемент и неподвижный второй клапанный элемент, первый клапанный элемент снабжен первой клапанной пластиной, второй клапанный элемент снабжен установленной в нем второй клапанной пластиной, причем второй клапанный элемент с установленной в нем второй клапанной пластиной образует клапанное отверстие и имеет основную продольную ось, первый клапанный элемент скреплен с ротором и имеет возможность перемещения относительно второго клапанного элемента, при этом при эксплуатации клапанные элементы взаимодействуют, совместно образуя переменное проходное сечение для текучей среды через клапан, согласно изобретению содержит плунжерный модуль, скрепленный с первым клапанным элементом, первая клапанная пластина размещена внутри плунжерного модуля с возможностью продольного перемещения, а плунжерный модуль снабжен пружинным устройством, нагружающим первую клапанную пластину для постоянного контакта со второй клапанной пластиной, размещенной во втором клапанном элементе, при этом первая клапанная пластина, размещенная в плунжерном модуле, имеет сплошной торец для контакта со второй клапанной пластиной, установленной во втором клапанном элементе и образующей клапанное отверстие, а также содержит трансмиссионный вал, скрепленный с входной частью ротора, радиально-упорную опору вращения, включающую полый вал, установленный в указанной радиально-упорной опоре вращения с возможностью вращения и скрепленный с трансмиссионным валом, и генератор гидромеханических импульсов, расположенный ваше по потоку от радиально-упорной опоры вращения, содержащий корпус, выполненный из наружных трубчатых элементов, размещенную внутри корпуса оправку, выполненную из внутренних трубчатых элементов, телескопически соединенных между собой, элементы для передачи крутящего момента между корпусом и оправкой при продольном перемещении относительно друг друга, указанные i рубчатые элементы оснащены резьбами, а также содержащий пружинный модуль между корпусом и оправкой, упорную втулку между верхним упорным торцом корпуса и пружинным модулем, указанные наружные трубчатые элементы, имеющие расположенные вдоль верхний и нижний упорные торцы на противоположных краях пружинного модуля, верхний упорный торец первого трубчатого элемента и нижний торец второго трубчатого элемента, одновременно зацепляющие и нагружающие пружинный модуль при продольном сжатии указанных трубчатых элементов относительно друг друга, верхний упорный торец второго трубчатого элемента и нижний упорный торец первого трубчатого элемента, одновременно зацепляющие и нагружающие пружинный модуль при растяжении указанных трубчатых элементов относительно друг друга, кольцевой поршень с уплотнениями на наружной и внутренней поверхностях, установленный между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью оправки, реагирующий на давление текучей среды, а также содержащий уплотнения в верхней части между корпусом и оправкой и камеру для рабочей жидкости-масла, ограниченную уплотнениями в верхней части корпуса и уплотнениями кольцевого поршня между корпусом и оправкой, и упорное кольцо, установленное на внутреннем трубчатом элементе, составляющем нижнюю часть оправки, при этом вращательный привод для передачи момента между оправкой и корпусом при продольном перемещении относительно друг друга снабжен ударным кольцом, установленным в оправке с возможностью продольного перемещения оправки с ударным кольцом внутри упорной втулки.

В генераторе гидромеханических импульсов продольный ход A при растяжении корпуса и оправки относительно друг друга и продольный ход B при продольном сжатии корпуса и оправки относительно друг друга связаны соотношением: A=(1,45÷1,55)B.

В генераторе гидромеханических импульсов элементы для передачи вращающего момента между корпусом и оправкой при продольном перемещении относительно друг друга выполнены в виде шлицевого соединения, а ударное кольцо выполнено разъемным в меридианном направлении и установлено в кольцевой канавке между торцами наружных шлицов оправки с возможностью продольного перемещения оправки с ударным кольцом внутри упорной втулки.

Выполнение осциллятора для бурильной колонны таким образом, что содержит плунжерный модуль, скрепленный с первым клапанным элементом, первая клапанная пластина размещена внутри плунжерного модуля с возможностью продольного перемещения, а плунжерный модуль снабжен пружинным устройством, нагружающим первую клапанную пластину для постоянного контакта со второй клапанной пластиной, размещенной во втором клапанном элементе, при этом первая клапанная пластина, разметенная в плунжерном модуле, имеет сплошной торец для контакта со второй клапанной пластиной, установленной во втором клапанном элементе и образующей клапанное отверстие, а также содержит трансмиссионный вал, скрепленный с входной частью ротора, радиально-упорную опору вращения, включающую полый вал, установленный в указанной радиально-упорной опоре вращения с возможностью вращения и скрепленный с трансмиссионным валом, и генератор гидромеханических импульсов, расположенный ваше по потоку от радиально-упорной опоры вращения, содержащий корпус, выполненный из наружных трубчатых элементов, размещенную внутри корпуса оправку, выполненную из внутренних трубчатых элементов, телескопически соединенных между собой, элементы для передачи крутящего момента между корпусом и оправкой при продольном перемещении относительно друг друга, указанные трубчатые элементы оснащены резьбами, а также содержащий пружинный модуль между корпусом и оправкой, упорную втулку между верхним упорным торцом корпуса и пружинным модулем, указанные наружные трубчатые элементы, имеющие расположенные вдоль верхний и нижний упорные торцы на противоположных краях пружинного модуля, верхний упорный торец первого трубчатого элемента и нижний торец второго трубчатого элемента, одновременно зацепляющие и нагружающие пружинный модуль при продольном сжатии указанных трубчатых элементов относительно друг друга, верхний упорный торец второго трубчатого элемента и нижний упорный торец первого трубчатого элемента, одновременно зацепляющие и нагружающие пружинный модуль при растяжении указанных трубчатых элементов относительно друг друга, кольцевой поршень с уплотнениями на наружной и внутренней поверхностях, установленный между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью оправки, реагирующий на давление текучей среды, а также содержащий уплотнения в верхней части между корпусом и оправкой и камеру для рабочей жидкости-масла, ограниченную уплотнениями в верхней части корпуса и уплотнениями кольцевого поршня между корпусом и оправкой, и упорное кольцо, установленное на внутреннем трубчатом элементе, составляющем нижнюю часть оправки, при этом вращательный привод для передачи момента между оправкой и корпусом при продольном перемещении относительно друг друга снабжен ударным кольцом, установленным в оправке с возможностью продольного перемещения оправки с ударным кольцом внутри упорной втулки, обеспечивает повышение ресурса и надежности осциллятора, снижение сил трения бурильной колонны о стенки скважины, уменьшение крутильных напряжений в бурильной колонне при наклонно-направленном бурении скважин, повышение ресурса долота и увеличение скорости проходки скважин за счет повышения энергетических характеристик пульсирующего давления текучей среды, повышения механической мощности генератора гидромеханических импульсов, увеличения усталостной выносливости и прочности клапанных пластин в клапанных элементах, а также за счет повышения точности установки рабочего хода на сжатие при определенном усилии продольного сжатия внутренних трубчатых элементов генератора гидромеханических импульсов.

Выполнение осциллятора для бурильной колонны таким образом, что содержит плунжерный модуль, скрепленный с первым клапанным элементом, первая клапанная пластина размещена внутри плунжерного модуля с возможностью продольного перемещения, а плунжерный модуль снабжен пружинным устройством, нагружающим первую клапанную пластину для постоянного контакта со второй клапанной пластиной, размещенной во втором клапанном элементе, при этом первая клапанная пластина, размещенная в плунжерном модуле, имеет сплошной торец для контакта со второй клапанной пластиной, установленной во втором клапанном элементе и образующей клапанное отверстие, снижает также стоимость клапанных пластин из твердого сплава, преимущественно из карбида вольфрама, предотвращает выкрашивания, сколы и разрушения скользящих контактных торцов подвижной и неподвижной клапанных пластин, повышает точность частоты пульсаций давления, пропорциональной расходу текучей среды - бурового раствора, точность механической мощности генератора гидромеханических импульсов, а также частоты и амплитуды продольных колебаний бурильной колонны.

Выполнение осциллятора для бурильной колонны таким образом, что в генераторе гидромеханических импульсов продольный ход A при растяжении корпуса и оправки относительно друг друга и продольный ход B при продольном сжатии корпуса и оправки относительно друг друга связаны соотношением: A=(1,45÷1,55)B, обеспечивает возможность установки натяга пакета пружин и требуемых характеристик генератора гидромеханических импульсов (возможность регулировки), обеспечивает возможность установки минимальных продольных сжимающих усилий (при работе генератора гидромеханических импульсов с минимальной нагрузкой на долото), а также возможность установки диапазона продольных сжимающих усилий генератора гидромеханических импульсов при различных сочетаниях осевых нагрузок на долото и перепадов давления бурового раствора.

Выполнение осциллятора для бурильной колонны таким образом, что в генераторе гидромеханических импульсов элементы для передачи вращающего момента между оправкой и корпусом при продольном перемещении относительно друг друга выполнены в виде шлицевого соединения, а ударное кольцо выполнено разъемным в меридианном направлении и установлено в кольцевой канавке между торцами наружных шлицов оправки с возможностью продольного перемещения оправки с ударным кольцом внутри упорной втулки, обеспечивает возможность приложения сверхвысокой осевой нагрузки (160000 кгс) на осциллятор при работе гидромеханическим ясом (для удара вверх) в компоновке бурильной колонны для освобождения от прихвата.

Ниже представлен осциллятор для бурильной колонны ОС-172РС, размещаемый в компоновке низа бурильной колонны, включающей героторный винтовой гидравлический двигатель Д-172РС с регулятором угла перекоса и долотом.

На фиг. 1 изображен осциллятор для бурильной колонны, предназначенной для размещения в компоновке низа бурильной колонны.

На фиг. 2 изображен элемент I на фиг. 1 подпружиненного плунжерного модуля для клапанного механизма осциллятора.

На фиг. 3 изображен героторный винтовой многозаходный гидравлический двигатель, приводящий в движение клапанный механизм осциллятора.

На фиг. 4 изображен поперечный разрез А-А на фиг. 3 героторного винтового многозаходного гидравлического двигателя.

На фиг. 5 изображен элемент II на фиг. 1: радиально-упорная опора вращения.

На фиг. 6 изображен генератор гидромеханических импульсов.

На фиг. 7 изображен разрез Б-Б на фиг. 6 поперек шлицевого соединения между корпусом и оправкой в генераторе гидромеханических импульсов.

На фиг. 8 изображен разрез В-В на фиг. 6 поперек разъемного ударного кольца, установленного в кольцевой канавке между торцами наружных шлицов оправки в генераторе гидромеханических импульсов.

Осциллятор для бурильной колонны содержит героторный винтовой многозаходный гидравлический двигатель 1, включающий статор 2 с закрепленной в нем обкладкой 3 из эластомера с внутренними винтовыми зубьями 4 и расположенный внутри обкладки 3 из эластомера в статоре 2 ротор 5 с наружными винтовыми зубьями 6, вращение ротора 5 осуществляется насосной подачей текучей среды 7 - бурового раствора, который им сеч плотность до 1500 кг/м3, содержит до 2% песка и до 5% нефтепродуктов, под давлением, например, 25÷40 МПа, число зубьев 6 ротора 5 на единицу меньше числа зубьев 4 обкладки 3 из эластомера в статоре 2, ход 8, Т внутренних винтовых зубьев 4 в обкладке 3 из эластомера в статоре 2 и ход 9, Т1 наружных винтовых зубьев 6 ротора 2 пропорциональны их числам зубьев, центральная продольная ось 10 ротора 5 и центральная продольная ось 11 обкладки 3 из эластомера в статоре 2 смещены между собой на величину эксцентриситета 12, е, при этом число заходов, по существу, отношение числа зубьев 6 ротора 5 к числу зубьев 4 обкладки 3 из эластомера составляет 4/5, изображено на фиг. 1, 3, 4.

Ход 8, Т винтовой линии внутренних винтовых зубьев 4 обкладки 3 из эластомера в статоре 2 (или шаг Pz каждого винтового зуба 4) и ход 9, Т1 наружных винтовых зубьев 6 ротора 2 (или шаг Pz каждого винтового зуба 6) равен расстоянию по сосной поверхности между двумя положениями точки, образующей линию винтового зуба, соответствующими ее полному обороту вокруг оси зубчатого колеса, например, вокруг центральной продольной оси 11 обкладки 3 из эластомера, закрепленной в статоре 2, или вокруг центральной продольной оси 10 ротора 5, показано, например, в ГОСТ 16530-83, стр. 17.

Осциллятор для бурильной колонны содержит клапан 13, включающий первый клапанный элемент 14 и неподвижный второй клапанный элемент 15, первый клапанный элемент 14 снабжен первой клапанной пластиной 16, второй клапанный элемент 15 снабжен установленной в нем второй клапанной пластиной 17, причем второй клапанный элемент 15 с установленной в нем второй клапанной пластиной 17 образует клапанное отверстие 18 и имеет основную продольную ось 19, первый клапанный элемент 14 жестко скреплен с ротором 5 при помощи резьбы 20 и имеет возможность перемещения в поперечном направлении 21 относительно второго клапанного элемента 15, при этом при эксплуатации клапанные элементы 14 и 15 взаимодействуют, совместно образуя переменное проходное сечение 22 для текучей среды 7 - бурового раствора через клапан 13, изображено на фиг. 1, 2.

Осциллятор содержит плунжерный модуль 23, жестко скрепленный с первым клапанным элементом 14 при помощи общей резьбы 24 и обеспечения требуемого момента затяжки резьбы 24 и создания натяга между торцом 25 клапанного элемента 14 и торцом 26 плунжерного модуля 23, первая клапанная пластина 16 из твердого сплава, преимущественно из карбида вольфрама, размещена в плунжере 27, установленном в отверстии 28 плунжерного модуля 23 с возможностью телескопического перемещения вдоль собственной центральной про/дольной оси 29, расположенной параллельно продольной центральной оси 10 ротора 5, а плунжерный модуль 23 снабжен пружинным устройством 30, зафиксированным гайкой 31, нагружающим плунжер 27 с размещенной в ней первой клапанной пластиной 16 для постоянного контакта торца 33 первой клапанной пластины 16 с торцом 34 второй клапанной пластины 17 из твердого сплава, преимущественно из карбида вольфрама, размещенной во втором клапанном элементе 15, при этом первая клапанная пластина 16, размещенная в плунжере 27 внутри плунжерного модуле 23, имеет сплошной торец 33 для контакта с торцом 34 второй клапанной пластины 17, установленной во втором клапанном элементе 15 и образующей клапанное отверстие 18, совместно образуя переменное проходное сечение 22 для текучей среды 7 - бурового раствора через клапан 13, изображено на фиг. 1, 2.

Осциллятор содержит трансмиссионный вал 35, скрепленный с входной частью 36 ротора 5, радиально-упорную опору вращения 37, включающую полый вал 38, установленный в указанной радиально-упорной опоре вращения 37 с возможностью вращения и скрепленный с трансмиссионным валом 35 при помощи переходника 39 (делителя потока), предназначенного для направления потока текучей среды 7 - бурового раствора из полого вала 38 на вход героторного винтового многозаходного гидравлического двигателя 1, вращение ротора 5 в котором осуществляется насосной подачей текучей среды 7, для привода клапана 13 осциллятора, изображено на фиг. 1, 5.

Радиально-упорная опора вращения 37 выполнена в виде упорно-радиального многорядного подшипника 40 и нижней радиальной опоры скольжения, состоящей из наружной втулки 41 и внутренней втулки 42, размещенных в корпусе 43 радиально-упорной опоры вращения, и соответственно, на полом валу 38, изображено на фиг. 1, 5.

Наружная и внутренняя втулки, соответственно, 41 и 42 нижней радиальной опоры скольжения выполнены, каждая в виде единой конструкции с пластинами 44 из твердого сплава, преимущественно из карбида вольфрама, при этом пластины 44 скреплены между собой пропиткой твердого сплава компонентами связки-припоя, а расплавленный порошок связки-припоя для крепления пластин 44 из твердого сплава содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: Ni 32÷47, Fe 2, Ск 7÷14, Si 2, WC остальное, изображено на фиг. 1, 5.

Осциллятор содержит генератор 45 гидромеханических импульсов, расположенный ваше по потоку текучей среды 7 - бурового раствора от радиально-упорной опоры 37 вращения, содержащий корпус 46. выполненный из наружных трубчатых элементов 47, 48, 49, размещенную внутри корпуса 46 оправку 50, выполненную из внутренних трубчатых элементов 51, 52, при этом корпус 46 и оправка 50 телескопически соединены между собой, а также содержит элементы для передачи вращающего момента бурильной колонны, по существу, внутренние шлицы 53 внутри наружного трубчатого элемента 47 корпуса 46 и соответствующие им наружные шлицы 54 на внутреннем трубчатом элементе 51 оправки 50 между корпусом 46 и оправкой 50 при продольном перемещении относительно друг друга, изображено на фиг. 1, 6.

В верхней части внутреннего трубчатого элемента 51 выполнена внутренняя резьба 55, предназначенная для соединения с низом верхней части бурильной колонны (не показанной), внутренние трубчатые элементы 51 и 52 скреплены резьбой 56, наружные трубчатые элементы 47 и 48 скреплены резьбой 57, наружные трубчатые элементы 48 и 49 скреплены резьбой 58, в нижней части наружного трубчатого элемента 49 выполнена внутренняя резьба 59, при этом через оправку 50 прокачивается буровой раствор 7 при гидростатическом давлении, например, 25÷40 МПа, изображено на фиг. 1, 6.

Генератор 45 гидромеханических импульсов содержит пружинный модуль 60 (тарельчатые пружины) между корпусом 46 (наружными трубчатыми элементами 47, 48, 49) и оправкой 50 (внутренними трубчатыми элементами 51, 52), упорную втулку 61 между верхним упорным торцом 62 корпуса 46 (наружного трубчатого элемента 47) и пружинным модулем 60, изображено на фиг. 1, 6.

Генератор 45 гидромеханических импульсов содержит верхний упорный торец 63 шлицов 54 оправки 50 (внутреннего трубчатого элемента 51) и нижний упорный торец 64 корпуса 46 (наружного трубчатого элемента 49), одновременно зацепляющие и нагружающие пружинный модуль 60 при продольном сжатии корпуса 46 и оправки 50 относительно друг друга, изображено на фиг. 1, 6.

Генератор 45 гидромеханических импульсов содержит верхний упорный торец 62 корпуса 46 (наружного трубчатого элемента 47) и нижний упорный торец 65 оправки 50 (внутреннего трубчатого элемента 52), одновременно зацепляющие и нагружающие пружинный модуль 60 (тарельчатые пружины) через упорную втулку 61 между верхним упорным торцом 62 корпуса 46 (наружного трубчатого элемента 47) и пружинным модулем 60 при растяжении корпуса 46 и оправки 50 относительно друг друга, изображено на фиг. 1, 6.

Генератор 45 гидромеханических импульсов содержит кольцевой поршень 66 с уплотнениями 67 на наружной поверхности 68 и уплотнениями 69 на внутренней поверхности 70, установленный между внутренней поверхностью 71 наружного трубчатого элемента 49 корпуса 46 и наружной поверхностью 72 внутреннего трубчатого элемента 52 оправки 50, реагирующий на давление текучей среды 7 (бурового раствора), прокачиваемого внутри оправки 50 и корпуса 46 под давлением, например, 25÷40 МПа.

Генератор 45 гидромеханических импульсов содержит уплотнения 73 в верхней части 74 между корпусом 46 и оправкой 50 и камеру 75 для рабочей жидкости-масла, например, Mobilube I SHC 75W-90, ограниченную уплотнениями 73 в верхней части 74 корпуса 46 и уплотнениями 67, 69 кольцевого поршня 66 между корпусом 46 и оправкой 50, а также содержит упорное кольцо 76, установленное при помощи резьбы 77 на внутреннем трубчатом элементе 52, составляющем нижнюю часть 78 оправки 50, изображено на фиг. 1, 6.

Кольцевой поршень 66 с уплотнениями 67 на наружной поверхности 68 и уплотнениями 69 на внутренней поверхности 70 установлен с возможностью продольного перемещения между внутренней поверхностью 71 наружного трубчатого элемента 49 корпуса 46 и наружной поверхностью 72 внутреннего трубчатого элемента 52 оправки 50 и разделяет камеру 75 для рабочей жидкости-масла, например, Mobilube I SHC 75W-90, ограниченную уплотнениями 73 в верхней части 74 корпуса 46 и уплотнениями 67, 69 кольцевого поршня 66 между корпусом 46 и оправкой 50, от внутренней полости оправки 50 и корпуса 46, через которые прокачивается буровой раствор 7 при гидростатическом давлении, например, 25÷40 МПа, что способствует растяжению корпуса 46 и оправки 50 относительно друг друга, изображено на фиг. 1, 6.

В генераторе 45 гидромеханических импульсов вращательный привод для передачи момента между оправкой 50 и корпусом 46 (для вращения бурильной колонны) при продольном перемещении относительно друг друга, по существу, элементы для передачи вращающего момента: наружные шлицы 54 на верхней части 51 оправки 50 между корпусом 46 и оправкой 50 и соответствующие им внутренние шлицы 53 внутри верхней части 47 корпуса 46, снабжен ударным кольцом 79, установленным в оправке 50, по существу, во внутреннем трубчатом элементе 51 с возможностью продольного перемещения оправки 50 с ударным кольцом 79 внутри упорной втулки 61, размещенной в наружном трубчатом элементе 48 корпуса 46, изображено па фиг. 1, 6, 7, 8.

В генераторе 45 гидромеханических импульсов элементы для передачи вращающего момента между оправкой 50 и корпусом 46 при продольном перемещении относительно друг друга выполнены в виде шлице во го соединения: наружные шлицы 54 на внутреннем трубчатом элементе 51 оправки 50 между корпусом 46 и оправкой 50 и соответствующие им внутренние шлицы 53 внутри наружного трубчатого элемента 47 корпуса 46, а ударное кольцо 79 выполнено разъемным в меридианном направлении 80, по существу, из двух частей 81 и 82 и установлено в кольцевой канавке 83 между торцами 84 и 85 наружных шлицов 54 оправки 50 (внутреннего трубчатого элемента 51) с возможностью продольного перемещения оправки 50 с ударным кольцом 79 внутри упорной втулки 61, размещенной в наружном трубчатом элементе 48 корпуса 46, изображено на фиг. 1, 6, 7, 8.

В генераторе гидромеханических импульсов продольный ход 86, A при растяжении корпуса 46 и оправки 50 относительно друг друга и продольный ход 87, B при продольном сжатии корпуса 46 и оправки 50 относительно друг друга связаны соотношением: A=(1,45÷1,55)B, изображено на фиг. 6.

Кроме того, поз. 88 - максимальный ход ударного кольца 79, установленного в кольцевой канавке 83 между торцами 84 и 85 наружных шлицов 54 оправки 50 (внутреннего трубчатого элемента 51) с возможностью продольного перемещения оправки 50 с ударным кольцом 79 внутри упорной втулки 61 до упора в торец 62 внутренних шлиц 53, расположенный в плоскости верхнего упорного торца 62 наружного трубчатого элемента 47, что обеспечивает возможность приложения сверхвысокой осевой нагрузки при работе гидромеханическим ясом (для удара вверх) в компоновке низа бурильной колонны для освобождения от прихвата, изображено на фиг. 6.

Кроме того, поз. 89 - нижний переводник для соединения при помощи резьбы 90 с верхом нижней части бурильной колонны, поз. 91 - корпус, внутри которого размещен клапанный модуль 23, поз. 92 - корпус, внутри которого размещен торсионный вал 35, изображено на фиг. 1.

Осциллятор для бурильной колонны размещают над героторным винтовым гидравлическим двигателем Д-172РС с регулятором угла перекоса и долотом или в компоновке низа бурильной колонны в том месте, где ожидаются максимальные силы трения бурильной колонны о стенки скважины, например, при бурении боковых горизонтальных стволов нефтяных скважин при прохождении через радиусные участки ствола скважины, имеющие участки малого и среднего радиуса 30÷300 м.

Осциллятор для бурильной колонны работает следующим образом: ноток бурового раствора 7, содержащего твердые абразивные частицы, например, до 2% песка с размерами 0,15÷0,95 мм и до 5% нефтепродуктов полимер - глинистого бурового раствора плотностью 1,16÷1,26 г/см3, прокачивают насосом буровой установки при гидростатическом давлении, например, 25÷40 МПа, через колонну бурильных труб.

Буровой раствор 7 прокачивается через многозаходные винтовые (шлюзовые) камеры между наружными винтовыми зубьями 6 винтового ротора 5 и внутренними винтовыми зубьями 4 обкладки 3 из эластомера, закрепленной в статоре 2, при этом поток бурового раствора 7 образует область высокою давления и момент от гидравлических сил, который приводит в планетарно-роторное вращение ротор 5 внутри эластомерной обкладки 3, закрепленной в статоре 2, изображено на фиг. 1, 3, 4.

Винтовые многозаходные камеры между винтовыми зубьями ротора 5 и винтовыми зубьями эластомерной обкладки 3, закрепленной в статоре 2, имеют переменный объем и периодически перемещаются по потоку бурового раствора 7.

Планетарно-роторное вращение винтового ротора 5 внутри обкладки 3 из эластомера, закрепленной в статоре 2, передает вращающий момент (в противоположном направлении) через плунжерный модуль 23, жестко скрепленный с первым клапанным элементом 14 при помощи общей резьбы 24 и обеспечения требуемого момента затяжки резьбы 24 и создания натяга между торцом 25 клапанного элемента 14 и торцом 26 плунжерного модуля 23, первая клапанная пластина 16 размещена в плунжере 27, установленном в отверстии 28 плунжерного модуля 23 с возможностью телескопического перемещения вдоль собственной центральной продольной оси 29, расположенной параллельно продольной центральной оси 10 ротора 5, а плунжерный модуль 23 снабжен пружинным устройством 30, зафиксированным гайкой 31, нагружающим плунжер 27 с размещенной в ней первой клапанной пластиной 16 для постоянного контакта торца 33 первой клапанной пластины 16 с торцом 34 второй клапанной пластины 17, размещенной во втором клапанном элементе 15, при этом первая клапанная пластина 16, размещенная в плунжере 27 внутри плунжерного модуле 23, имеет сплошной торец 33 для контакта с торцом 34 второй клапанной пластины 17, установленной во втором клапанном элементе 15 и образующей клапанное отверстие 18, совместно образуя переменное проходное сечение 22 для текучей среды 7 - бурового раствора через клапан 13, изображено на фиг. 1, 2.

Изменение переменного проходного сечения 22 для текучей среды 7 - бурового раствора 7 через клапан 13 и плунжерный модуль 23 создает пульсацию давления в текучей среде - буровом растворе 7, действие которой передается на кольцевой поршень 66 с уплотнениями 67 на наружной поверхности 68 и уплотнениями 69 на внутренней поверхности 70, установленный между внутренней поверхностью 71 наружного трубчатого элемента 49 корпуса 46 и наружной поверхностью 72 внутреннего трубчатого элемента 52 оправки 50, реагирующий на давление текучей среды 7 (бурового раствора), прокачиваемого внутри оправки 50 и корпуса 46 под давлением 25÷40 МПа, в генераторе 45 гидромеханических импульсов, содержащем корпус 46, выполненный из наружных трубчатых элементов 47, 48, 49, размещенную внутри корпуса 46 оправку 50, выполненную из внутренних трубчатых элементов 51, 52, корпус 46 и оправка 50 телескопически соединены между собой, а также содержащем элементы для передачи вращающего момента бурильной колонны при продольном перемещении относительно друг друга.

Выполнении осциллятора для бурильной колонны таким образом, что содержит плунжерный модуль 23, жестко скрепленный с первым клапанным элементом 14 при помощи общей резьбы 24 и обеспечения требуемого момента затяжки резьбы 24 и создания натяга между торцом 25 клапанного элемента 14 и торцом 26 плунжерного модуля 23, первая клапанная пластина 16 из твердого сплава, преимущественно из карбида вольфрама, размещена в плунжере 27, установленном в отверстии 28 плунжерного модуля 23 с возможностью телескопического перемещения вдоль собственной центральной продольной оси 29, расположенной параллельно продольной центральной оси 10 ротора 5, а плунжерный модуль 23 снабжен пружинным устройством 30, зафиксированным гайкой 31, нагружающим плунжер 27 с размещенной в ней первой клапанной пластиной 16 для постоянного контакта торца 33 первой клапанной пластины 16 с торцом 34 второй клапанной пластины 17 из твердого сплава, преимущественно из карбида вольфрама, размещенной во втором клапанном элементе 15, при этом первая клапанная пластина 16, размещенная в плунжере 27 внутри плунжерного модуле 23, имеет сплошной торец 33 для контакта с торцом 34 второй клапанной пластины 17, установленной во втором клапанном элементе 15 и образующей клапанное отверстие 18, совместно образуя переменное проходное сечение 22 для текучей среды 7 - бурового раствора через клапан 13, повышает усталостную выносливость и прочность клапанных пластин в клапанных элементах, а также ресурс и надежность клапана.

При размещении осциллятора над героторным винтовым гидравлическим двигателем Д-172РС, буровой раствор 7 прокачивается через нижний переводник 89, многозаходные винтовые камеры между винтовыми зубьями ротора и винтовыми зубьями обкладки из эластомера, закрепленной в статоре указанного двигателя, при этом поток бурового раствора 7 образует область высокого давления и момент от гидравлических сил, который приводит в планетарно-роторное вращение ротор внутри эластомерной обкладки, закрепленной в статоре, ротор двигателя передает вращающий момент (в противоположном направлении) через карданный вал, вал шпиндельной секции на долото, осуществляя бурение скважины, при этом для предотвращения прихвата одновременно осуществляют вращение бурильной колонны в скважине ротором бурового станка, например, 5000ЭУ, частота вращения бурильной колонны 10÷20 об/ мин.

Изменение переменного проходного сечения 22 для текучей среды 7 - бурового раствора 7 через клапан 13 и плунжерный модуль 23 создает пульсацию давления в текучей среде - буровом растворе 7, действие которой передается на кольцевой поршень 66 с уплотнениями 67 на наружной поверхности 68 и уплотнениями 69 на внутренней поверхности 70, а также на камеру 75 для рабочей жидкости-масла, например, Mobilube I SHC 75W-90, ограниченную уплотнениями 73 в верхней части 74 корпуса 46 и уплотнениями 67, 69 кольцевого поршня 66 между корпусом 46 и оправкой 50, а также на верхний упорный торец 63 шлицов 54 оправки 50 и нижний упорный торец 64 корпуса 46, одновременно зацепляющие и нагружающие пружинный модуль 60 при продольном сжатии корпуса 46 и оправки 50 относительно друг друга, вследствие этого обеспечивается повышение энергетических характеристик пульсирующего давления текучей среды и повышение механической мощности генератора гидромеханических импульсов, изображено на фиг. 1, 6.

При этом генератор 45 гидромеханических импульсов, реагирующий на давление текучей среды 7 (бурового раствора), прокачиваемого внутри оправки 50 и корпуса 46 под давлением 25÷35 МПа, возбуждает продольно-циклические колебания бурильной колонны с частотой 17÷23 Гц при расходе бурового раствора 32÷38 л/с.

При выполнении осциллятора для бурильной колонны таким образом, что генератор 45 гидромеханических импульсов содержит элементы для передачи вращающего момента: наружные шлицы 54 на верхней части 51 оправки 50 между корпусом 46 и оправкой 50 и соответствующие им внутренние шлицы 53 внутри верхней части 47 корпуса 46, а также снабжен ударным кольцом 79, установленным в оправке 50, по существу, во внутреннем трубчатом элементе 51 с возможностью продольного перемещения оправки 50 с ударным кольцом 79 внутри упорной втулки 61, размещенной в наружном трубчатом элементе 48 корпуса 46, обеспечивается возможность приложения сверхвысокой осевой нагрузки (160000 кгс) на осциллятор при работе гидромеханическим ясом (для удара вверх) в компоновке бурильной колонны для освобождения от прихвата.

Изобретение повышает ресурс и надежность, обеспечивает снижение сил трения бурильной колонны о стенки скважины, уменьшение крутильных напряжений в бурильной колонне при наклонно-направленном бурении скважин, повышение ресурса долота и увеличение скорости проходки скважины, а также упрощает управление компоновкой низа бурильной колонны при включении в нее осциллятора.

1. Осциллятор для бурильной колонны, содержащий героторный винтовой гидравлический двигатель, включающий статор с закрепленной в нем обкладкой из эластомера с внутренними винтовыми зубьями и расположенный внутри статора ротор с наружными винтовыми зубьями, вращение ротора осуществляется насосной подачей текучей среды, число зубьев ротора на единицу меньше числа зубьев обкладки из эластомера, ходы винтовых зубьев обкладки из эластомера и ротора пропорциональны их числам зубьев, центральные продольные оси ротора и обкладки из эластомера смещены между собой на величину эксцентриситета, и клапан, включающий первый клапанный элемент и неподвижный второй клапанный элемент, первый клапанный элемент снабжен первой клапанной пластиной, второй клапанный элемент снабжен установленной в нем второй клапанной пластиной, причем второй клапанный элемент с установленной в нем второй клапанной пластиной образует клапанное отверстие и имеет основную продольную ось, первый клапанный элемент скреплен с ротором и имеет возможность перемещения относительно второго клапанного элемента, при этом при эксплуатации клапанные элементы взаимодействуют, совместно образуя переменное проходное сечение для текучей среды через клапан, отличающийся тем, что содержит плунжерный модуль, скрепленный с первым клапанным элементом, первая клапанная пластина размещена внутри плунжерного модуля с возможностью продольного перемещения, а плунжерный модуль снабжен пружинным устройством, нагружающим первую клапанную пластину для постоянного контакта со второй клапанной пластиной, размещенной во втором клапанном элементе, при этом первая клапанная пластина, размещенная в плунжерном модуле, имеет сплошной торец для контакта со второй клапанной пластиной, установленной во втором клапанном элементе и образующей клапанное отверстие, а также содержит трансмиссионный вал, скрепленный с входной частью ротора, радиально-упорную опору вращения, включающую полый вал, установленный в указанной радиально-упорной опоре вращения с возможностью вращения и скрепленный с трансмиссионным валом, и генератор гидромеханических импульсов, расположенный выше по потоку от радиально-упорной опоры вращения, содержащий корпус, выполненный из наружных трубчатых элементов, размещенную внутри корпуса оправку, выполненную из внутренних трубчатых элементов, телескопически соединенных между собой, элементы для передачи крутящего момента между корпусом и оправкой при продольном перемещении относительно друг друга, указанные трубчатые элементы оснащены резьбами, а также содержащий пружинный модуль между корпусом и оправкой, упорную втулку между верхним упорным торцом корпуса и пружинным модулем, указанные наружные трубчатые элементы, имеющие расположенные вдоль верхний и нижний упорные торцы на противоположных краях пружинного модуля, верхний упорный торец первого трубчатого элемента и нижний торец второго трубчатого элемента, одновременно зацепляющие и нагружающие пружинный модуль при продольном сжатии указанных трубчатых элементов относительно друг друга, верхний упорный торец второго трубчатого элемента и нижний упорный торец первого трубчатого элемента, одновременно зацепляющие и нагружающие пружинный модуль при растяжении указанных трубчатых элементов относительно друг друга, кольцевой поршень с уплотнениями на наружной и внутренней поверхностях, установленный между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью оправки, реагирующий на давление текучей среды, а также содержащий уплотнения в верхней части между корпусом и оправкой и камеру для рабочей жидкости - масла, ограниченную уплотнениями в верхней части корпуса и уплотнениями кольцевого поршня между корпусом и оправкой, и упорное кольцо, установленное на внутреннем трубчатом элементе, составляющем нижнюю часть оправки, при этом вращательный привод для передачи момента между оправкой и корпусом при продольном перемещении относительно друг друга снабжен ударным кольцом, установленным в оправке с возможностью продольного перемещения оправки с ударным кольцом внутри упорной втулки.

2. Осциллятор для бурильной колонны по п. 1, отличающийся тем, что в генераторе гидромеханических импульсов продольный ход A при растяжении корпуса и оправки относительно друг друга и продольный ход B при продольном сжатии корпуса и оправки относительно друг друга связаны соотношением: A=(1,45÷1,55)B.

3. Осциллятор для бурильной колонны по п. 1, отличающийся тем, что в генераторе гидромеханических импульсов элементы для передачи вращающего момента между оправкой и корпусом при продольном перемещении относительно друг друга выполнены в виде шлицевого соединения, а ударное кольцо выполнено разъемным в меридианном направлении и установлено в кольцевой канавке между торцами наружных шлицов оправки с возможностью продольного перемещения оправки с ударным кольцом внутри упорной втулки.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при бурении скважины. Способ включает вращение и осевую подачу компоновки с долотом и подачу промывочной жидкости через внутреннюю полость компоновки на забой, в зоне поглощения промывочной жидкости перевод подачи жидкости в затрубное пространство над забойным двигателем через переводник путем его активации.

Группа изобретений относится к устройству и способу бурения с непрерывным вращением бура и с непрерывной подачей бурового раствора. Устройство для буровой установки, которая содержит первую буровую машину с верхним приводом, установленную с возможностью вертикального перемещения вдоль направляющей, и вторую буровую машину, установленную между первой буровой машиной и скважиной с возможностью вертикального перемещения вдоль направляющей независимо от первой буровой машины с верхним приводом и снабженную поворотным столом, способным выдерживать вес бурильной колонны, приводом вращения, обеспечивающим непрерывное вращение бурильной колонны, и жидкостной камерой, способной обеспечивать жидкостное соединение между концом бурильной колонны и блоком подачи бурового раствора, при этом жидкостная камера снабжена отверстиями для бурильной колонны, содержащими устройства, которые могут закрывать отверстия для бурильной колонны с обеспечением непроницаемости для жидкости.
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при бурении скважины через зоны поглощения промывочной жидкости. Способ включает бурение ствола скважины компоновкой с нижним силовым приводом и с применением в качестве бурового раствора промывочной жидкости.
Изобретение относится к строительству скважин и может найти применение при проводке ствола через зоны обрушений. Способ включает бурение компоновкой с гидравлическим забойным двигателем, в зоне осложнения периодическое расхаживание бурильной колонны с одновременным вращением.

Изобретение относится к буровым установкам с подвижным вращателем, применяемым при бурении геологоразведочных скважин. Буровая установка включает мачту, цепной подъемник колонны с подвижным проходным вращателем, снабженным гидропатроном для удержания бурильных труб, расположенный над подъемником колонны цепной свечеподъемник с элеватором, оснащенным гидропатроном для удержания бурильных свечей, состоящих из одной или нескольких труб, карусельный магазин с расположенными строго по окружностям ячейками для бурильных свечей, выполненный с возможностью перемещения его от оси скважины и обратно, и стационарный гидравлический трубодержатель.

Изобретение относится к бурению, а именно к добыче воды из буровых скважин с использованием устройства для бурения скважины ударно-вращательным методом. Устройство для бурения скважины ударно-вращательным методом, содержащее увеличитель веса долота, устанавливаемый непосредственно над долотом - наддолотный утяжелитель - и закрепленный к колонне бурильных труб и к долоту с помощью переходников.

Изобретение относится к бурению, а именно к добыче воды из буровых скважин с использованием устройства для бурения скважины ударно-вращательным методом. Устройство содержит увеличитель веса долота, устанавливаемый непосредственно над долотом - наддолотный утяжелитель - и закрепленный к колонне бурильных труб и к долоту с помощью переходников.

Буровой инструмент для высокооборотного бурения в твердых горных породах. Техническим результатом является снижение силы трения между буровой штангой и стенкой скважины.

Изобретение относится к области бурения. Способ бурения наклонных и горизонтальных скважин в высокопроницаемых горных породах включает формирование перепада давления в системе «скважина - пласт» за счет изменения плотности промывочной жидкости.
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при строительстве скважины. При строительстве нефтедобывающей скважины проводят бурение вертикального ствола через горные породы, в том числе через неустойчивые глинистые породы с входом в продуктивный пласт, спуск эксплуатационной колонны до продуктивного пласта, цементирование заколонного пространства, бурение ствола из эксплуатационной колонны в продуктивный пласт.

Группа изобретений относится к области бурения скважин, а именно к системам компенсации давления для подшипниковых узлов с масляным уплотнением. Подшипниковая секция забойного двигателя содержит удлиненный шпиндель, расположенный коаксиально с удлиненным цилиндрическим корпусом, имеющим продольную ось, и с возможностью поворота в нем.

Группа изобретений относится к подшипниковому узлу забойного двигателя. Подшипниковая секция для забойного двигателя содержит кольцевой резервуар для масла, расположенный в радиальном направлении между оправкой и корпусом и проходящий в осевом направлении между верхним поворотным уплотнением, расположенным между оправкой и корпусом, и нижним поворотным уплотнением, расположенным между оправкой и корпусом, причем часть кольцевого резервуара для масла образует кольцевую вторую подшипниковую камеру, имеющую нижний конец, ограниченный кольцевым нижним выступом, относящимся к оправке, и верхний конец, ограниченный кольцевым верхним выступом, относящимся к корпусу; упорный подшипник, расположенный во второй подшипниковой камере и выполненный с возможностью выдерживания сжимающих нагрузок между верхним и нижним выступами при действии осевого сжатия на указанную подшипниковую секцию.

Группа изобретений относится к области бурения, а именно к техническим средствам для управления потоком бурового раствора, проходящим через скважинный инструмент, установленный в стволе скважины, проходящей через подземный пласт.

Изобретение относится к забойным двигателям и может быть использовано для бурения нефтяных, газовых и других скважин. Винтовой забойный двигатель состоит из двух секций - верхней и нижней, каждая из которых включает в свой состав винтовые рабочие органы, выполненные на базе многозаходного героторного механизма с внутренним циклоидальным зацеплением, шпиндель с выходным валом, установленным на осевой и радиальных опорах, шарнирный узел соединения ротора винтовых рабочих органов с выходным валом и каналы для прохода жидкости.

Группа изобретений относится к области бурения, а именно к универсальному переходнику для бурильного двигателя, имеющего провода или порты. Узел нижней части бурильной колонны содержит забойный двигатель, расположенный на бурильной колонне и имеющий ротор и статор, причем в роторе выполнено первое отверстие, шпиндель, расположенный снизу от скважинного двигателя, в котором выполнено второе отверстие, вал, в котором выполнено третье отверстие и который имеет первый и второй концы, причем первый конец соединен с ротором посредством первого универсального переходника, при этом второй конец соединен со шпинделем посредством второго универсального переходника, и внутренний стержень, расположенный в третьем отверстии вала, причем внутренний стержень имеет внутренний проход и имеет третий и четвертый концы, при этом третий конец герметизирует сообщение внутреннего прохода с первым отверстием ротора, а четвертый конец герметизирует сообщение внутреннего прохода со вторым отверстием шпинделя.

Изобретение относится к гидравлическим приводам для вращательного бурения, размещаемым в скважинах, и может быть использовано при роторном бурении боковых горизонтальных стволов нефтяных скважин винтовыми героторными гидравлическими двигателями.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин гидравлическими забойными двигателями (ГЗД), а именно к способам контроля режима работы ГЗД в забойных условиях.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к забойным двигателям для бурения скважин. Шпиндель включает корпус, дроссель и вал со сквозным осевым каналом, установленный в корпусе с возможностью осевого перемещения в пределах гарантированного люфта.

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин в составе забойного двигателя. .

Изобретение относится к устройствам приводов вращения, размещаемых в скважине, и может быть использовано в гидравлических героторных винтовых двигателях и турбобурах.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и предназначена для повышения нефтеотдачи продуктивных пластов. Способ возбуждения волнового поля на забое нагнетательной скважины заключается в том, что плоскую стесненную струю жидкости подают непрерывно из щелевого сопла на носик клина.
Наверх