Демпфер для гашения продольныхколебаний бурильного инструмента

 

ОП ИСАНИ Е ()842294

Союз С оветскмк

Соцмалистмческил

Реслублмк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 29.08.79 (21) 2813365/25-28 (51) М. Кл. с присоединением заявки №вЂ”

F 16 F 5/00

Гевударствеиинй канитет (23) Приоритет— (53) УДК 621-567, .2 (088.8) Опубликовано 30.06.81. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 05.07.81 по делан извбретеиий и еткрнтий (72) Авторы изобретения

Б. 3. Султанов, А. В. Лягов, Е. И. Ишемгужин, Ф.

А. К. Приданов, И. Я. Вальдман и А. М. П

Уфимский нефтяной институт (71) Заявитель (54) ДЕМПФЕР ДЛЯ ГАШЕНИЯ

ПРОДОЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ БУРИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин для гашения продольных колебаний в процессе работы шарошечного долота.

Наиболее близкий к предлагаемому демпфер для гашения продольных колебаний бурильного инструмента, содержащий корпус, систему плавающих рабочих поршней с центральным промывочным каналом (1) .

Недостатками указанной конструкции демпфера являются невозможность избирательного гашения заданных частот продольных колебаний, возникающих при работе долота и наличие специальной рабочей жидкости-наполнителя, что ограничивает рабочий ресурс и снижает надежность устройства.

Цель изобретения — повышение эффективности избирательного гашения по заданным частотам продольных колебаний.

Указанная цель достигается тем, что рабочие поршни выполнены дифференциальными, с телескопическим расположением друг относительно друга, отверстие нижнего поршня, обращенного к инструменту, представляет собой диффузор струйного насоса с изменяющейся характеристикой, а послед2 ний с ним поршень снабжен соплом, рабочие поршни установлены в корпусе с возможностью осевого перемещения, в корпусе и поршнях выполнены радиальные каналы, связывающие подпоршневые камеры с затрубным пространством, а надпоршневые— с центральным промывочным каналом, кроме того, камера под поршнем с соплом связана и с центральным промывочным каналом.

На фиг. 1.изображен демпфер, общий

1л вид, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез Š— E. на фиг. 1.

Демпфер состоит из корпуса, который для удобства в эксплуатации выполнен сборным, включающим переводник 1, верхний 2, средний 3 и нижний 4 корпуса, образующие

1S с поршнями различные по габаритам рабочие камеры.

Внутри корпуса в рабочих камерах располагаются жидкостные пружины.

Верхняя жидкостная пружина представляет собой поршень 5 с центральным каЗ либрованным каналом А, который плавно переходит в рабочую полость над поршнем

5. Рабочая полость под поршнем 5, образованная поршнем 5 с корпусом 2, гидравли842294 чески связана с затрубным пространством посредством канала Б. Средняя жидкостная пружина представляет собой поршень 6 с хвостовиком, в котором выполнены два калиброванных канала В и Г, обеспечивающие гидравлическую связь центрального промывочного канала Д с затрубным пространством посредством канала Ж и с рабочей камерой, расположенной над поршнем 7 третьей жидкостной пружины посредством совмещения канала 3 с каналом Г.

Для создания мощностной пружины с определенной жесткостью в поршне 6 встроен насадок 8 с калиброванным отверстием.

Отверстие Д поршня 7, обращенного к инструменту (не показан), представляет собой диффузор струйного насоса с изменяющейся характеристикой. На конце поршня

7 третьей жидкостной пружины выполнена присоединительная резьба. Для передачи крутящего момента в штоке поршня 7 и корпусе 4 выполнено шпоночное соединение со шпонкой 9. Поршни б и 7 представляют собой струйный насос с изменяющейся характеристикой. Характеристика струйного насоса меняется с изменением расстояния от насадка 8 в виде сопла до горловины Д диффузора при их относительном движении в -процессе работы. Все элементы демпфера герметизируются резиновыми кольцами 10—

16.

Демпфер работает следующим образом.

Демпфер устанавливается в щрбом необходимом месте бурильной колоннь1, например над долотом (не показано) на вал забойного двигателя (если способ бурения не роторный).

Промывочная жидкость, подаваемая буровым насосом (не показан) за счет перепада давления, срабатываемого в каналах А, в насадке 8 и канале Д жидкостных пружин, выдвигает шток с долотом поршня 7 до упора на забой. Долото, перекатываясь по ухабообразному забою, является источником

"колебаний, которые снижают надежность ряда базовых элементов бурильной колонны и параметры режима бурения. Шток поршня

7 с жидкостными пружинами находится в крайнем верхнем положении, что соответствует отскочившему долоту. Перепад давления, срабатываемый .в насадке 8 струйного насоса, действуя на поршень 7, выдвигает шток поршня 7; прижимая долото к забою.

Если амплитуда колебаний больше хода поршня 7, что возможно для забойных двигателей с большим числом оборотов, то при остановке верхнего поршня 5 включается в работу поршень 6. При еще больших амплитудах колебаний включается в работу и нижний поршень 7, что достигается совмещением каналов 3 иГ.

Поршни 5, б и 7 выполнены с возрастающими размерами, что позволяет дифференцированно подходить к различным частотам продольных колебаний и обеспечивать не, прерывный контакт долота с забоем скважины при любых амплитудах продольных волн.

Если же долото находится в контакте с забоем и начинает двигаться вверх (шарошки «набежали» на ухаб забоя), шток поршня 7, жестко связанный с долотом, также движется вверх, отверстия каналов 3 и Г перекрываются, давление рабочей жидкости в полости над поршнем 7 повышается, при этом энергия колебаний рассеивается в виде тепла, При взаимном движении телескопических поршней 6 и 7 изменяется расстояние между соплом 8 струйного насоса и горловиной Д диффузора, что изменяет характеристику струйного насоса, изменяется перепад давления, подача и т.д., а следова20 тельно, и жесткость жидкостной пружины.

Устройство обеспечивает надежную. работу долота, забойного двигателя и бурильной колонны, повышает механическую ско25

Формула изобретения

45 рость бурения, проходку на долото, увеличивает межремонтный период забойного двигателя.

1. Демпфер для гашения продольных колебаний бурильного инструмента, содержащий корпус, систему плавающих рабочих поршней с центральным промывочным каналом, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности избирательного гашения по заданным частотам продольных колебаний, рабочие поршни выполнены дифференциальными, с телескопическим расположением относительно друг друга, отверстие нижнего поршня,,обращенного к инструменту, представляет собой диффузор струйного насоса с изменяющейся характеристикой, а последний с ним поршень снабжен соплом.

2. Демпфер по п. 1, отличающийся тем, что рабочие поршни установлены в корпусе с возможностью осевого перемещения, в корпусе и поршнях выполнены радиальные каналы, связывающие подпоршневые камеры с затрубным пространством, а надпоршневые — с центральным промывочным каналом, камера под поршнем с соплом связана и с центральным промывочным каналом.

Источники информации; принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 439648, кл. F 16 F 5/00, 1974 (про842294

Составитель Л. Каплунова

Редактор Е. Спиридонова Техред А. Бойкас Корректор Е. Рошко

Заказ 5017/34 Тираж 1006 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП аПатент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4