RU2536302C1 - Dynamic damper of torsional vibrations (versions) - Google Patents
Dynamic damper of torsional vibrations (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2536302C1 RU2536302C1 RU2013134594/11A RU2013134594A RU2536302C1 RU 2536302 C1 RU2536302 C1 RU 2536302C1 RU 2013134594/11 A RU2013134594/11 A RU 2013134594/11A RU 2013134594 A RU2013134594 A RU 2013134594A RU 2536302 C1 RU2536302 C1 RU 2536302C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- weights
- flywheel
- mass
- rod
- torsional vibrations
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к динамическим гасителям крутильных колебаний и может быть использовано в различных вращающихся системах, в частности в бурении нефтяных и газовых скважин, и предназначено для гашения крутильных колебаний бурильного инструмента.The invention relates to dynamic dampers of torsional vibrations and can be used in various rotating systems, in particular in the drilling of oil and gas wells, and is intended for damping torsional vibrations of a drilling tool.
Известен виброгаситель [патент РФ №2237793, МПК Е21В 17/07, опубл. 10.10.2004 г.], содержащий корпус, вал, в котором выполнены продольные пазы с размещенными в них демпфирующими элементами в виде стержней, расположенными коаксиально валу, виброгаситель посредством переводника связан с корпусом забойного двигателя, при этом демпфирующие элементы установлены с возможностью изменения зазора между ними и валом виброгасителя, который, в свою очередь, связан переводником с валом забойного двигателя, в пазах корпуса виброгасителя установлены регулирующие винты для взаимодействия с демпфирующими элементами с возможностью изменения зазора между ними и валом виброгасителя.Known vibration damper [RF patent No. 2237793, IPC ЕВВ 17/07, publ. 10.10.2004,] containing a housing, a shaft in which longitudinal grooves are made with damping elements in them in the form of rods arranged coaxially to the shaft, the vibration damper is connected to the downhole motor housing by means of an adapter, and the damping elements are installed with the possibility of changing the clearance between them and the shaft of the vibration damper, which, in turn, is connected by an adapter to the shaft of the downhole motor, in the grooves of the body of the vibration damper are installed adjusting screws for interaction with damping elements with ozhnostyu change gap between them and the shaft vibration damper.
К недостаткам известного устройства относится то, что регулирующие винты вставлены в демпфирующие элементы, а это означает, что они сами воспринимают вибронагрузку и велика вероятность самоотвинчивания, приводящая к потере работоспособности устройства и осложнениям в скважине.The disadvantages of the known device include the fact that the adjusting screws are inserted into the damping elements, which means that they themselves perceive vibration load and there is a high probability of self-unscrewing, leading to a loss in the device’s operability and complications in the well.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является демпфер [патент РФ №2405991, МПК F16F 15/31, опубл. 10.12.2010 г.], содержащий корпус, рабочая полость которого заполнена жидкой средой, и расположенный внутри корпуса маховик с равномерно расположенными по окружности сквозными вырезами, в которых закреплены грузики с возможностью радиального перемещения, грузики закреплены посредством пружин, прижимающих их к центру вращения маховика, и крышек с обеих сторон маховика, для перемещения грузиков в радиальном направлении в крышках выполнены трапециевидные направляющие.The closest technical solution, selected as a prototype, is a damper [RF patent No. 2405991, IPC F16F 15/31, publ. December 10, 2010], comprising a housing, the working cavity of which is filled with a liquid medium, and a flywheel located inside the housing with through cuts evenly spaced around the circumference, in which weights are mounted with the possibility of radial movement, the weights are fixed by means of springs, pressing them to the center of rotation of the flywheel , and covers on both sides of the flywheel, trapezoidal guides are made in the covers to move the weights in a radial direction.
К недостаткам известного устройства относятся: ступенчатое регулирование демпфирующих характеристик устройства, нарушающее плавный ход работы оборудования, таким образом, пружины с грузами являются колеблющейся системой, что создает дополнительные колебания устройства в радиальном направлении, прижатие пружинами не является надежным, велика вероятность поломки; невозможность изменения характеристик устройства вручную сужает его рабочий диапазон; присутствует большая площадь контакта трения, тепло от которой передается рабочей жидкости, что уменьшает ее вязкостные характеристики; внушительное количество деталей снижает надежность системы, в частности выход из строя одной из многочисленных пружин выведет из строя все устройство.The disadvantages of the known device include: stepwise regulation of the damping characteristics of the device, which disrupts the smooth operation of the equipment, thus, the springs with weights are an oscillating system, which creates additional oscillations of the device in the radial direction, pressing by the springs is not reliable, there is a high probability of breakage; the inability to change the characteristics of the device manually narrows its operating range; there is a large contact area of friction, heat from which is transferred to the working fluid, which reduces its viscosity characteristics; an impressive number of parts reduces the reliability of the system, in particular the failure of one of the many springs will damage the entire device.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является увеличение демпфирующих характеристик, снижение негативного влияния крутильных колебаний на бурильный инструмент в широком диапазоне изменения частоты его вращения, увеличение надежности и ресурса, снижение числа отказов оборудования.The technical result to which the invention is directed is to increase damping characteristics, reduce the negative impact of torsional vibrations on a drilling tool in a wide range of changes in its rotational speed, increase reliability and service life, and reduce the number of equipment failures.
Технический результат достигается тем, что в динамическом виброгасителе крутильных колебаний, содержащем корпус с расположенным внутри него маховиком, в теле которого закреплены грузы, новым является то, что маховик выполнен в виде системы двухзвенника, состоящей из шарнирно закрепленных двухтрубных амортизаторов с одного конца входящих в массу-шарнир, с другого, посредством приваренного кронштейна и проушин, в грузы, выполненные в виде цилиндрических сегмент-планок, между которыми вставлены эластичные элементы, на зазор Δ, совместно с грузами, отстоящих от шайбы с маховой массой в виде полого цилиндра, крепление двухтрубного амортизатора может быть выполнено с наличием проушины и стяжной шпильки. Согласно второму варианту исполнения, в динамическом виброгасителе крутильных колебаний, содержащем корпус с расположенным внутри него маховиком, в теле которого закреплены грузы, новым является то, что внутри корпуса с одной стороны установлен шток с прижимными винтами и стопорным кольцом, с другой стороны - шток и подпирающая его пружина, под и над штоками находятся крышки с прокладками, а маховик выполнен в виде системы двухзвенника, состоящей из шарнирно закрепленных двухтрубных амортизаторов, с одного конца входящих в массу-шарнир, с другого, посредством поперечины, в грузы в виде цилиндрических сегмент-планок, в которых предусмотрены различной глубины выемки, между грузами вставлены эластичные элементы, на зазор Δ, совместно с грузами, отстоящие от штока с маховой массой в виде полого цилиндра.The technical result is achieved in that in a dynamic torsional vibration damper containing a housing with a flywheel located inside it, the body of which has loads fixed, the new thing is that the flywheel is made in the form of a two-link system consisting of articulated two-pipe shock absorbers at one end of the mass - hinge, on the other hand, by means of a welded bracket and eyes, into loads made in the form of cylindrical segment-strips, between which elastic elements are inserted, to the gap Δ, together with loads separated from the washer with a flywheel in the form of a hollow cylinder, the mounting of the two-tube shock absorber can be performed with an eye and a tie rod. According to the second embodiment, in a dynamic torsional vibration damper containing a housing with a flywheel located inside it, in the body of which weights are fixed, it is new that, inside the housing, a rod with clamping screws and a retaining ring is installed on one side, and a rod and a spring supporting it, under and above the rods there are covers with gaskets, and the flywheel is made in the form of a two-link system, consisting of pivotally mounted two-tube shock absorbers, from one end included in the mass-hinge, another by a crosspiece in the form of cylindrical loads in the segment-bars, in which are provided recesses of different depth, are inserted between the cargoes elastic elements, gap Δ, together with goods from the stem spaced from the flywheel mass as a hollow cylinder.
Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемых технических решений критерию «новизна». Признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и, следовательно, обеспечивают заявляемым решениям соответствие критерию «изобретательный уровень».These differences allow us to conclude that the claimed technical solutions meet the criterion of "novelty." The features distinguishing the claimed invention from the prototype are not identified in other technical solutions and, therefore, provide the claimed solutions with the criterion of "inventive step".
Объединение всех технических решений в одну заявку связано с тем, что все они решают одну и ту же задачу - создание устройства, позволяющего снизить негативное влияние крутильных колебаний на бурильный инструмент.The combination of all technical solutions in one application is due to the fact that they all solve the same problem - the creation of a device to reduce the negative impact of torsional vibrations on a drilling tool.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1, 2 представлен общий вид виброгасителя по первому варианту исполнения; на фиг.3 - общий вид виброгасителя по второму варианту исполнения; на фиг.4 - вид А на фиг.3; на фиг.5 - разрез А-А на фиг.1, 2, 3. Во всех чертежах идентичные ссылочные символы обозначают подобные, но не обязательно идентичные элементы. Разрез А-А на фиг.5 является идентичным для всех вариантов исполнения виброгасителя.The invention is illustrated by drawings. In Fig.1, 2 presents a General view of the vibration damper according to the first embodiment; figure 3 is a General view of the vibration damper according to the second embodiment; figure 4 is a view of figure 3; figure 5 is a section aa in figure 1, 2, 3. In all the drawings, identical reference characters indicate similar, but not necessarily identical elements. Section AA in figure 5 is identical for all versions of the vibration damper.
Виброгаситель по первому варианту исполнения (фиг.1, 5) содержит корпус 1, установленный в нем маховик 2, состоящий из шарнирно закрепленных двухтрубных амортизаторов 3, с одного конца входящих в массу-шарнир 4, с другого, посредством приваренного кронштейна 5 и с заданным углом поворота α проушин 6, в грузы 7, выполненные в виде цилиндрических сегмент-планок, между которыми вставлены эластичные элементы 8. В корпусе 1 установлены шайба 9 с зазором Δ и маховая масса в виде полого цилиндра 10. Устройство жестко приваривается на бурильной трубе или валу забойного двигателя 11.The vibration damper according to the first embodiment (Figs. 1, 5) contains a
Виброгаситель по первому варианту может быть выполнен с наличием стяжной шпильки 12 (фиг.2, 5), которая устанавливается в проушину 6 двухтрубного амортизатора 3.The vibration damper according to the first embodiment can be made with a tie rod 12 (Fig.2, 5), which is installed in the eye 6 of the two-
Виброгаситель по второму варианту исполнения (фиг.3, 4, 5) содержит корпус 1, внутри которого с одной стороны установлен шток 13, регулируемый прижимными винтами 14, с ограничителем хода в виде стопорного кольца 15, с другой стороны - шток 13 и подпирающая его пружина 16, под и над штоками 13 находятся крышки 17 с прокладками 18, герметизирующие внутренность маховика 2, состоящего из шарнирно закрепленных двухтрубных амортизаторов 3, с одного конца входящих в массу-шарнир 4, с другого - в грузы 7, выполненные в виде цилиндрических сегмент-планок, имеющие различной глубины выемки 19, в которые, посредством поперечины 20, входит двухтрубный амортизатор 3. Между грузами 7 вставлены эластичные элементы 8, совместно с грузами имеющие зазор Δ в штоке 13. В корпусе 1 установлена маховая масса в виде полого цилиндра 10. Устройство жестко приварено на бурильной трубе или валу забойного двигателя 11.The vibration damper according to the second embodiment (Figs. 3, 4, 5) contains a
Динамические виброгасители крутильных колебаний работают следующим образом.Dynamic vibration dampers of torsional vibrations work as follows.
В корпус 1 виброгасителя (по каждому из вариантов) устанавливается маховик 2, представляющий собой свободно вращающийся по кругу двухзвенник, образующий систему, состоящую из шарнирно закрепленных двухтрубных амортизаторов 3 и грузов 7 в виде цилиндрических сегмент-планок. При увеличении частоты вращения вала забойного двигателя увеличиваются крутильные колебания, чему препятствует виброгаситель, центробежный момент сопротивления маховика 2 в этот момент соответствующе автоматически регулируется вместе с возрастающими силами жидкостного трения в затрубном пространстве (вследствие вынесения гидромеханической части в затрубное пространство и увеличения подачи бурового раствора), которые воспринимает боковой поверхностью цилиндрическая масса-шарнир 4, что, в совокупности, предотвращает самопроизвольное колебание числа оборотов забойного двигателя. Устройство жестко приваривается на бурильной трубе или валу забойного двигателя 11. Причем по первому варианту исполнения система двухзвенника, состоящая из шарнирно закрепленных двухтрубных амортизаторов 3 и грузов 7 в виде цилиндрических сегмент-планок, установлена с помощью проушин 6 на приваренных кронштейнах 5. Вместе с тем как количество оборотов растет, увеличивается угол α системы двухзвенника, возрастает ее жесткость, уменьшается зазор Δ, грузы 7 прижимаются к шайбе 9 с маховой массой в виде полого цилиндра 10, при этом маховая масса возрастает, посредством нагрева увеличивается и противоположная жесткость эластичного элемента 8 (вследствие расширения), чтобы исключить дополнительное демпфирование.A
Нагрев эластичного элемента 8 будет также увеличиваться пропорционально проходке (по каждому из вариантов), так как температура в скважине будет увеличиваться, что играет положительную роль, потому что частоты вращения на больших глубинах меньшие ввиду увеличения момента для бурения более твердых пород.The heating of the
В общем случае общая жесткость (Кобщ) демпфера рассчитывается по следующей формуле:In the general case, the total stiffness (K total ) of the damper is calculated using the following formula:
Кобщ~К1+µ-К2,K total ~ K 1 + µ-K 2 ,
где К1 - жесткость системы двухзвенника, К2 - жесткость эластичного элемента 8, µ - динамическая вязкость зашламленного раствора.where K 1 is the stiffness of the two-link system, K 2 is the stiffness of the
При уходе от резонансных частот может быть полезна настройка по готовым характеристикам виброгасителя (жесткости К1 посредством угла α).When moving away from resonant frequencies, it may be useful to adjust the vibration damper according to the ready-made characteristics (stiffness K 1 by means of angle α).
Для регулирования жесткости системы двухзвенника К1 по готовым характеристикам (которые можно взять из результатов промысловой или лабораторной практики), виброгаситель по первому варианту исполнения может крепиться стяжными шпильками 12 с заданием угла поворота α проушин 6 (изменением плеча h) двухтрубных амортизаторов 3.To regulate the rigidity of the K 1 double-link system according to ready-made characteristics (which can be taken from the results of field or laboratory practice), the vibration damper according to the first embodiment can be fastened with tie rods 12 with the angle of rotation α of the eyes 6 (changing the arm h) of the two-
Виброгаситель по второму варианту исполнения, где изначальная настройка происходит посредством прижимных винтов 14, при скручивании/раскручивании которых грузы 7 с подпирающими штоками 13, с помощью пружины 16, начинают движение в продольном направлении, по различной глубине выемок 19 грузов 7, посредством поперечин 20, ступенчато передвигаются и меняют угол α двухтрубные амортизаторы 3, с ограничителем хода в виде стопорного кольца 15, таким образом регулируется зазор Δ, грузы 7 прижимаются к штокам 13 с маховой массой в виде полого цилиндра 10, при этом маховая масса возрастает, посредством нагрева увеличивается и противоположная жесткость эластичного элемента 8 (вследствие расширения), чтобы исключить дополнительное демпфирование. Под и над штоками 13 находятся крышки 17 с прокладками 18, герметизирующие внутренность маховика 2.The vibration damper according to the second embodiment, where the initial adjustment is made by means of clamping
При бурении нефтяных и газовых скважин зачастую происходят ударения колонны труб и инструмента о стенки скважины, а также частые спускоподъемные операции. Для сглаживания удара виброгасителя система двухзвенника выполнена в виде двухтрубных амортизаторов 3, закрепленных на шарнире 4, выполненных из коррозионно-стойких сталей.When drilling oil and gas wells, pipe string and tool are often hit on the wall of the well, as well as frequent tripping. To smooth the shock absorber shock, the two-link system is made in the form of two-
Таким образом, результатом использования предлагаемого изобретения является увеличение демпфирующих характеристик, снижение негативного влияния крутильных колебаний на бурильный инструмент в широком диапазоне изменения частоты его вращения, увеличение надежности и ресурса, снижение числа отказов оборудования.Thus, the result of using the present invention is an increase in damping characteristics, a decrease in the negative effect of torsional vibrations on a drilling tool in a wide range of changes in its rotational speed, an increase in reliability and a resource, and a decrease in the number of equipment failures.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013134594/11A RU2536302C1 (en) | 2013-07-23 | 2013-07-23 | Dynamic damper of torsional vibrations (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013134594/11A RU2536302C1 (en) | 2013-07-23 | 2013-07-23 | Dynamic damper of torsional vibrations (versions) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2536302C1 true RU2536302C1 (en) | 2014-12-20 |
Family
ID=53286321
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013134594/11A RU2536302C1 (en) | 2013-07-23 | 2013-07-23 | Dynamic damper of torsional vibrations (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2536302C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107419816A (en) * | 2017-08-16 | 2017-12-01 | 山东大学 | Control the vibration absorber of three-dimensional translating and its torsional direction |
RU2702284C1 (en) * | 2019-02-25 | 2019-10-07 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Adaptive vibration damper of torsional oscillations |
CN114485503A (en) * | 2022-01-04 | 2022-05-13 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | Multifunctional multi-target circular motion standard device |
CN114531894A (en) * | 2019-09-12 | 2022-05-24 | 贝克休斯油田作业有限责任公司 | Viscous vibration damping of torsional oscillations |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU832033A1 (en) * | 1978-12-04 | 1981-05-23 | Уфимский Нефтяной Институт Мини-Ctepctba Высшего И Среднего Специальногообразования Рсфср | Casing centering device |
US4495808A (en) * | 1982-09-13 | 1985-01-29 | Shell Oil Company | Parachute profiler |
RU2232249C1 (en) * | 2003-01-04 | 2004-07-10 | Лягов Александр Васильевич | Vibration damper-reamer |
RU2237793C2 (en) * | 2002-11-20 | 2004-10-10 | Уфимский государственный нефтяной технический университет | Vibration suppressor |
RU2405991C1 (en) * | 2009-04-13 | 2010-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (КГТУ им. А.Н. Туполева) | Damper |
GB2492663A (en) * | 2011-07-05 | 2013-01-09 | Bruce Arnold Tunget | Deformed of blocked passage access |
-
2013
- 2013-07-23 RU RU2013134594/11A patent/RU2536302C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU832033A1 (en) * | 1978-12-04 | 1981-05-23 | Уфимский Нефтяной Институт Мини-Ctepctba Высшего И Среднего Специальногообразования Рсфср | Casing centering device |
US4495808A (en) * | 1982-09-13 | 1985-01-29 | Shell Oil Company | Parachute profiler |
RU2237793C2 (en) * | 2002-11-20 | 2004-10-10 | Уфимский государственный нефтяной технический университет | Vibration suppressor |
RU2232249C1 (en) * | 2003-01-04 | 2004-07-10 | Лягов Александр Васильевич | Vibration damper-reamer |
RU2405991C1 (en) * | 2009-04-13 | 2010-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (КГТУ им. А.Н. Туполева) | Damper |
GB2492663A (en) * | 2011-07-05 | 2013-01-09 | Bruce Arnold Tunget | Deformed of blocked passage access |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107419816A (en) * | 2017-08-16 | 2017-12-01 | 山东大学 | Control the vibration absorber of three-dimensional translating and its torsional direction |
CN107419816B (en) * | 2017-08-16 | 2023-06-23 | 山东大学 | Vibration damper for controlling three-dimensional translation and torsion direction thereof |
RU2702284C1 (en) * | 2019-02-25 | 2019-10-07 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Adaptive vibration damper of torsional oscillations |
CN114531894A (en) * | 2019-09-12 | 2022-05-24 | 贝克休斯油田作业有限责任公司 | Viscous vibration damping of torsional oscillations |
CN114485503A (en) * | 2022-01-04 | 2022-05-13 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | Multifunctional multi-target circular motion standard device |
CN114485503B (en) * | 2022-01-04 | 2023-07-28 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | Multifunctional multi-target circular motion standard device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2536302C1 (en) | Dynamic damper of torsional vibrations (versions) | |
CN110199083B (en) | Adjustment device and method for using the same in a borehole | |
US7748474B2 (en) | Active vibration control for subterranean drilling operations | |
US10927612B2 (en) | Downhole auxiliary drilling apparatus | |
CA2930044C (en) | In-line tortional vibration mitigation mechanism for oil well drilling assembly | |
MX2012008806A (en) | Shock reduction tool for a downhole electronics package. | |
CA2692272C (en) | Method and apparatus for controlling precession in a drilling assembly | |
US9879753B2 (en) | Rotary dampers, systems, and related methods | |
CN108006141A (en) | A kind of hydraulic bjuffer | |
BRPI1105112A2 (en) | device for the elimination of twisting vibrations | |
RU2702284C1 (en) | Adaptive vibration damper of torsional oscillations | |
CN109268419A (en) | A kind of drilling speed mechanism | |
KR102433482B1 (en) | torsional vibration damper or torsional vibration absorber | |
KR102347752B1 (en) | Viscous Damper | |
RU2467150C2 (en) | Drill string damper | |
NO343669B1 (en) | A torsional shock absorber and a method of using same | |
RU156925U1 (en) | BOTTOM ENGINE SPINDLE SHOCK ABSORBER | |
RU2765519C1 (en) | Method for vibration damping of torsional oscillations of rotating systems and a viscosity vibration damper for implementing a method for vibration damping | |
US2722849A (en) | Tuned inertia mass viscous crankshaft dampers | |
CN210460515U (en) | Cutting depth self-adjusting mechanism and drill bit | |
CN209524034U (en) | A kind of hydraulic damping damper of stiffness variable self-adaptive damping variable | |
RU2515822C2 (en) | Damping device for extension and torsion vibrations | |
RU2631131C1 (en) | Power unit support with adjustable characteristic | |
US10378280B2 (en) | Vibrational damper with removable lugs | |
KR101836635B1 (en) | Apparatus for reducing vibration |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160724 |