Патент ссср 406001

 

ОПИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

406001

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства №вЂ” (22) Заявлено 26.VI II.1970 (21) (№ 1468148/22-3) с присоединением заявки №вЂ” (32) Приоритет—

Опубликовано 05.Х1.1973. Бюллетень № 45

Дата опубликования описа н ия 1 VI I.1974 (51) М. Кл. E 21Ь 3/12

Государственный камитет

Севвта Министрав СССР

flo делам изобретений и аткрытий (53) УДК 622.243.92.05 (088.8) (72) Авторы изобретен,ия

Г. М. Кузнецов и В. И. Глоба (71) Заявители

Специальное проектно-конструкторское бюро средств автоматизации добычи нефти, транспорта и хранения газа (54) ЗАБОЙНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

ПОДАЧEЙ ДОЛОТА

1 2

Изобретение относится к бурению глубоких нефтяных и газовых скважин.

Известно забойное устройство управления подачей долота, содержащее скрепленный с ,колонной бурильных труб гидроцилиндр подачи с полым штоком, образующими над поршневые и подпоршневые полости,:и скрепленный с корпусом турбооура полый шток, внутренняя полость которого сообщена с. полостью бурильных труб и надпоршневой полостью гидроцилиндра, связанный с золотниковым,распределителем центробежный регулятор, вал которого связан с приводом маслонасоса, а золотниковый распределитель н перепускной клапан — .с запирающим элементом.

Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что оно снаожено соо бщенным с внутренней, полостью штока редуктором давления c,ðåãóëèðóþùèì устройством, дополнительным гидроцилиндром, шток которого связан через систему рычагов с запирающим элементом перепускного клапана.и регулирующим элементом золотника, а его надпоршневая полость сообщена через золовныковый,paспipeдeл итель с ..масло|насосом, п ри чем подпорш невые полости гидроцилиндра подачи сообщены с перепуакным клапаном. Устройство мо кет быть снабжено таходатчиком, вал которого скреплен с валом центробежного регулятора. Зго повышает эксплуатационную надежность устройства.

На фиг. 1 .изображено предлагаемое устройство; н а фиг. 2 — кинем атическа я схем а.

Забойное устройство состоит из .корпуса 1, внутри которого смонтированы втулки 2 и 3, разделенные кольцевой перегородкой 4. В о втулках 2 и 8 расположены силовые поршни

10 5 .и б, жестко соединенные .между собой составным полым штоком 7. Наружная поверхность нижней части штока 7 снабжена шлицами 8, взаимодействующими со шлицами 9 корпуса 1, что предотвращает провора15 чивание штока относительно корпуса. Нижний конец составного штока 7 посредством, резьбового соединения сочленен с тру бобуром 10. .Верхняя часть корпуса 1 посредством переходника 11 жестко соединяется с бурильны20 ми трубами 12, iB верхней части составного полого штока 7 смонтированы седло 18, проходное сечение которого периодически пере,крывается силовым клапаном 14. Последний посредством малого штока 15 жестко связан с поршнем 1б, который расположен в малом цилиндре 17, в нижней стенке которого,расположено малое седло 18, в которое периодически садится управляющий клапан 19, шток которого проходит внутри направляющей 20.

Внутренняя полость направляющей герметн406003

65 зирована от внешней среды сильфоном 21, который герметично соединен с управляющим клапаном 19 и направляющей.

Направляющая 20 герметично соединяется с контейнером 22, внутри которого смонтированы измерительные регулирующие элементы.

Полости 28 и 24, расположенные под силовыми поршнями 5 и б, посредством каналов

25 и 26, через, регулирующие элементы сообщаются с затрубным пространством через канал 27 и с внутренней полостью штока 7.

Верхняя полость силового поршня б сообщается с внутренней полостью штока 7 через канал 28. Ввод оборотов в контейнер 22 осуществляется через кривой вал 29, который посредством лопатки 80 подвижно связан с валом 81 турбины 10. Конец кривого вала 29, геометрическая ось которого расположена параллельно геометрической оси контейнера 22, сочленен с валом винтового масляного насоса 82, расположенного внутри контейнера 22, с центробежным регулятором 88 и через редуктор 34 и .кулачковый механизм 35 приводит в движение шток 86, на котором смонти рован управляющяй клапан 19.

Центробежный регулятор 88 через тягу 87, рычаг 88 связан со штоком золотникового распределителя 89, распределительные полости которого посредством маслопроводов сообщаются с гидроцилиндром 40, поршень 41 которого через малый шток 42, тяги 48 .и 44 и рычат 45 связан с регулируемыми упругими элементами 46 .и 47 предохранительного регулируемого клапана 48 и редуктора 49 давления. Полость 50 контейнера 22 заполнена маслом.

Устройство работает следующим образом.

Осевое усилие на долоте, определяющее обороты .вала 81 турбобура 10, создается перепадом давления, являющегося разностью между давлением, действующим на верхние площади поршней 5 и б со стороны полости штока 7,,и давлением, действующим на нижние площади поршней 5 и б со стороны полостей 23 и 24. Эффективное, разрушение горных пород долотом обеспечивается при оборотах вала-турбббура, лежащих в определенных пределах,,когда ооороты не превышают предельно допустимые максимальные обороты и не снижаются ниже допустимо минимальных

000 ротов. При воз растании оборотов вала туроооура выше максимально, допустимых центробежный, регулятор 88 посредством тяги

87, рычага 88 перемещает шток золотникового распределителя 39, сообщая правую полость гидроцилиндра 40 с нагнетательной ли:нией масляного насоса 82. При этом малый шток 42 посредсгвом тяг 48 и 44,и рычага 45 уменьшает порог срабатывания предохранительного регулируемого клапана 48 путем изменения упругой деформации упругого элемента (пружины) 46:и одновременно увеличивает редукцию редуктора 49 путем уменьшения деформации упругого элемента 47. B результате давление в полостях 28 и 24 уменьшается за счет частичного сбрасывания избытка давления через предохранительный клапан 48 в затрубное пространство, при этом увеличивается перепад давления, действующего на суммарную площадь поршней 5 и б, а следовательно, увеличивается, осевое давление на долото до тех пор, пока не восстановятся до номинальной величины обороты вала турбобура. При снижении оборотов вала турбобура ниже допустимой величины центрооежный регулятор 88 перемещает посредством тяг 87 и .рычага 88 шток золотникового распределителя 89 в противоположном рассмотренному выше случаю направлении и сооощает левую полость гидроцилиндра 40 с нагнетательной линией масляного насоса 32.

При этом малый шток 42 поршня 41 посредством тяг 48 и 44 .и рычага 45 увеличивает деформацию упругих элементов (пружин)

46 и 47, предохранительного клапана 48 и редуктора 49. Увеличивается порог срабатывания предохранительного клапана 48 и уменьшается редукция редуктора 49, вследствие чего давление в полостях 28 .и 24 увеличивается, что приводит к уменьшению периода давле ния, действующего на поршни 5 и б, а следовательно, к уменьшению осевого усилия на долоте,и к восстановлению оборотов вала турбобура в номинальных пределах.

Расход промывочной жидкости, затрачиваемый на операции регулирования, черезвычайно мал по сравнению с эффективным,расходом через турбину и определяется величиной вытесненного объема жидкости из полостей 23 и 24 при перемещении поршней 5 и

6 на величину рабочего хода.

Одновременно вращательное движение кривого вала 29 после понижения редуктором

84 преооразуется кулачковым механизмом 85 в возвратно-поступательное движение штока

86 с периодом, пропорциональнььм оборотам вала турбобура.

Верхний конец штока 36 снабжен клапаном f9, который периодически садится в седло 18 гидроусилителя 17.

Гидроусилитель посредством клапана 14 периодически, с частотой, равной частоте движения клапана 19, частично перекрывает irapoходное сечение седла 18, расположенного в верхней части полого штока 7.

Гидравлические, импульсы давления, с частотой, пропорциональной оборотам вала турбобура, .распространяются вдоль канала бурильных труб, достигают поверхности, где принимаются соответствующей приемной аппаратурой и преобразуются в угол отклонения стрелок показывающего и регисгрирующих приборов, сигнализируя о качестве регулирования, о начале взвода, т. е. по мере перемещения штока 7,поршни 5 и б достигают своих крайних нижних положений, исчерпывая запас хода. При этом регулирующая способность устройства нарушается, обороты .повышаются выше допустимого значения, что и определяется по показателям наземных приборов.

406001

Для восстановления регулирующего режима забойного устройства необходимо взвести его путем подачи бурового .инструмента на необходи,мую величину.

Применение устройства обеспечивает эффективную работу турбобура при проводке глубоких скважин с максимальным использованием гидравлической мощности буровой

s ñTàíîâêH.

П р ед м ет,и з об р е т ен и я

1. Забойное устройство управления подачей долота, содержащее скрепленный с .колонной бурильных труб гидро цилиндр подачи с полым штоком, образующими надпоршневые ,и подпоршневые полости, и скрепленный с корпусом турбобура полый шток, внутренняя полость кото рого сооощена с полостью бурильных труб и надпоршневой полостью гидРоцилиндра, связанный с золотниковым рас пределителем центробежный регулятор, вал .которого связан с приводом маслонасоса, а клап золотниковый распределитель и перепускной клапан — с запирающим элементом, отличаюигийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности устройства, оно снабжено сообщенным с полостью штока редуктором давления с регулирующим устройством, 10 дополнительным гидроцилиндром, шток которого связан через систему рычагов с запирающим элементом перепускного клапана и регулирующим элементом золотника, а его надпоршневая полость сообщена через зо.чотни15 ковый распределитель с маслонасосом, причем подпоршневые полости гидроцилиндра подачи сообщены с перепускным клапаном. . Устроиство по п. 1, отгичающееся тем, что оно снабжено таходатчиком, вал которого

20 скреплен с валом центробежного регулятора.

406001

Составитель В. Косталевский

Техред Л. Богданова Корректор Н. Торкина

Редактор С. Титова

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ б15 Изд. № 254 Тираж 554 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5