Буровой амортизатор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик н1 97?683 (61}Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 15.01.81 (21) -3234773/22-03

Р ) М.g .ç с присоединением заявки Но(23) Приоритет—

Е 21 В 17/07

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

)53) УДК 622 ° 24 ° .053(088.8) Опубликовано 301182. Бюллетень Ио44

Дата опубликования описания 30. 11 ° 82 (72) Авторы изобретения

Г.Б.Кабищер, В.К.Карпенко и В.И. Лисянский

Артемовская геологоразведочная экспедиция (Производственного геологического объединений -:-- -- ..

"Донбассгеология" (74) Заявитель (54) БУРОВОИ АМОРТИЗАТОР

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам преимущественно малого диаметра для гашения крутильных и продольных колебаний бурильной колонны,и может найти применение в геслогоразведочном бурении скважин на твердые полезные ископаемые при проходке трещиноватых и других пород различными типами породо->О разрушающих инструментов,а также в других отраслях промышленности при передаче вращения с резко изменяющимся в больших пределах крутящим моментом.

Известно устройство для гашения вибрации бурильной колонны, включающее корпус, установленный в нем вал и размещенный между ними узел амортизации, имеющий набор двух размещенных концентрично и связанных между собой упругих трубчатых элементов, выполненн .". из резины с разныьи модулями упругости и привулканизированных бокозыми поверхностями по всей их высоте с одной стороны к корпусу, а другой к валу, осевые и радиальные упоры (1).

Извес-.ное устройство гасит крутильн.е и продольные колебания, однако н :.т.остаточно эффективно ввиду большо:: к:есткости упругих элементов.

Большая жесткость упругих элементов в известной конструкции обусловлена малым плечом, равньж толщине упругих элементов,,передаваемого через них усилия кручения от корпуса через упругие элементы на вал, а также беззазорной установкой упругих элементов и передачей осевого усилия по образующей упругих элементов.

Наиболее близким к предлагаемому является буровой амортизатор,включанлций корпус, вал, состоящий из двух телескопически расположенных частей, установленный с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и образующий с ним замкнутую кольцевую полость для размещения упругого элемента и узел передачи крутящего момента (2).

Однако этот амортизатор недостаточно эффективно гасит крутильные и продольные колебания, особенно в амортизаторах малого диаметра.

Цель изобретения - повышение эффективности гашения крутильных и продольных колебаний. Указанная цель достигается тем, что в буровом амортизаторе, включающем корпус, вал, состоящий из двух телескопически расположенных час977683 тей, установленный с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и.образующий с ним замкнутую кольцевую полость для размещения упругого элемента, и узел передачи крутящего момента, упругий эле мент расположен с зазором относительно корпуса и жестко связан по. торцам с частями вала, причем узел передачи крутящего момента располо- ° жен между корпусом и верхней частью 10 вала, а нижняя часть вала имеет возможность ограниченного поворота относительно корпуса.

КрОме того, нижний вал может 15

:быть выполнен с выступом, а корпус для взаимодействия с ним имеет радиальный упор.

На фиг. 1 показан амортизатор, продольный разрез; на фиг. 2 - 2О разрез A-A на фиг. 1; на фиг. 3разрез Б-Б на фиг.1;на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1.

Буровой амортизатор (фиг, 1) содер. жит корпус 1, установленный в нем вал, выполненный. составным из соосно расположенных верхнего и нижнего . валов 2 и 3 соответственно, установленных телескопически. Верхний вал 2 . установлен с возможностью осевого, 30 перемещения относительно корпуса, а нижний вал 3 — с возможностью осевого перемещения и поворота вокруг оси, причем верхний конец нижнего вала 3 расположен в осевой проточке 4 верх- 35 него вала 2, Верхний и нижний вацы

2 и 3 выполнены полыми для прохождения по отверстию жидкости при буренйи.

На боковой поверхности верхнего вала выполнены шлицы 5, (фиг. 2), при помо-40 щи которых он соединен с верхней крышкой 6, прикрепленной к корпусу 1 резьбовым соединением и служащие узлом передачи крутящего момента. К верхнему концу верхнего вала 2 прикреплен .при помощи резьбового соединения переводник 7, служащий для соединения амортизатора с буровой колонной (не показана). Верхний и нижний валы 2 и 3 выполнены с фланцами 8 и 9 сост« ветственно. На нижнем торце фланца 8 верхнего вала 2 и верхнем торце 9 нижнего вала 3 выполнены шлицы 10 и

11 соответственно для жесткого.соединения их с упругодемпфирующим элемен том 12 (фиг. 1 и фиг. 3).

"В нижней части корпуса 1 (фиг.1 и фиг. 4) установлен регулируемый радиальный упор, выполненный в виде шлицевой гильзы 13 с выступом 14, обращенным в сторону нижнего вала 3 Ю (внутренний выступ).Шлицевая гильза

13 размещена в шлицах 15 обоймы 16, прикрепленной резьбовым соединением к корпусу 1. На нижнем валу 3 выпол« нен выступ 17, взаимодействующий с 65

4 вйступом 14 для ограничения поворота вала относительно корпуса.

К нижнему валу 3 прикреплен на резьбе ниппель 18, соединяющий его с буровым инструментом (не показано).

Шпицевая гильза 13 поджата к обойме

16 с торца нижней крышкой 19, прикрепленной при помощи резьбового соединения к обойме 16.

Корпус 1 с верхним 2 и нижним 3 валами образует замкнутую кольцевую полость для размещения резинового упругодемпфирующего элемента 12, на торцах которого выполнены шпицы

20, которые привулканизированы к контактирующим с ним шпицам верхнего

2 и нижнего 3 валов (фиг. 1 и фиг.2). упругодемпфирующий элемент 12 выполиен со сферическим круговым утончением 21 для создания зазора между элементом 12 и корпусом 1.Возможен также зазор между упругодемпфирующим элементом 12 и боковой поверхносФьяг нижнего вала 3.

Буровой амортиз атор работает следующим образом.

При бурении осевая нагрузка и крутящий момент от бурильных труб, расположенных выше амортизатора, через верхний вал 2, упругодемпфирующий элемент 12 и нижний вал 3 пере« даются на породоразрушающий инструмент.

При бурении пс внутреннему каналу верхнего 2 и нижнего 3 валов пропускают жидкость, герметичность разъема которых обеспечивается телескопической установкой их.

Поскольку упругодемпфирующий элемент 12 жестко прикреплен к торцам фланцев 8 и 9 верхнего 2 и нижнего 3 валов, а нижний вал 3 имеет возможность поворота вокруг оси,то при приложении к упругодемпфирующему элементу 12 усилия кручения скручивается. При достижении передаваемого через упругодемпфирующий элемент 12 усилия, близкого к пределу его прочности, нижний вал 3 проворачивается вокруг оси и его выступ 17 входит в зацепление с выступом 14 шлицевой гильзы 13, после чего усилие кручения передается и через корпус, и через упругодемпфирующий элемент 12, что предохраняет последний от поломки.

Переустанавлйвая шлицевую гильзу

13 в разные положения, можно устанавливать разные углы поворота нижнего вала 3 в зависимости от степени трещиноватости пород, при бурении . которых в бурильной капонне возникают крутильные колебания с разной величиной амплитуды и частоты. При мапой амплитуде и большой частоте мрутильных колебаний устанавливают минимально возможный угол поворота

977683 нижнего вала 3 во избежание резонансных.колебаний, возникающих при совпадении частоты собственных колебаний бурильной колонны и колонкового набора.

При большой амплитуде и малой 5 частоте крутильных колебаний устанавливают максимально возможный угол поворота нижнего вала 3 и т.д.

Скручивание упругодемпфирующего элемента 12 происходит по винтовой линии, составляющей плечо передаваемого крутящего. момента, что уменьшает жесткость упругодемпфирующих элементов 12, повышает эффективность демпфирования и гашения крутильных 15 и продольных колебаний.

Технико-экономическая еффектив. ность заключается в улучшении условий.труда и снижении материальных затрат на провозку с сважины. 20

Формула изобретения

1. Буровой амортизатор, включающий корпус, вал, состоящий из двух 25 телескопически расположенных частей, установленный с воэможностью осевого перемещения относительно корпуса и образующий с ним замкнутую кольцевую полость для размещения упругого элемента, и узел передачи крутящего момента, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности гашения-крутильных и продольных колебаний, упругий элемент расположен с зазором относительно корпуса и жестко связан по-.. торцам с частями вала, причем узел передачи крутящего момента расположен между корпусом и верхней частью вала, а нижняя часть вала имеет возможность ограниченного поворота.относительно корпуса.

2. Амортизатор по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что нижний вал выполнен с выступом, а корпус для взаимодействия с ним имеет радиальный упор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 649820, кл. E 21 В 17/07, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР,Р 607943, кл. E 21 В 17/07, 1975.

977683

Ю

11 йГ

Составитель В. Родина

Редактор Н. Кешеля Техред A.À÷ Корректор Г. Огар:

Заказ 9148/41 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4