SU1073430A1 - Hydraulic shock-damper of drilling tool - Google Patents

Abstract

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР БУРИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА, содержащий корпус, св занный со стволом с возможностью передачи крут щего момента расположенные между корпусом.и стволом порций, образующие полости, гидравлически сЕГ занные со скважинным пространством и внутренней полостью ствола, распорные втулки, установленные на стволе и корпусе между поршн ми, отличающийс  тем, что, с целью расширени  техно- логических возможностей демпфера путем обеспечени  его работы и в раст  нутой части бурильной колонны, поршни выполнены в виде полых цилиндров с расположенными в их внутренних полост х кольцевыми подпружиненньахи относительно друг друга плунжерами, а корпус имеет толкатели, установленные с возможностью взаимодействи  с плулжерами, причем полость ствола гидравлически св зана с полостью поршн , а скважинное пространство с гидравлически св занными между со (Л бой надпоршиевой и подпоршневой пплост ми .A HYDRAULIC DRILLING TOOL, comprising a housing associated with the barrel with a torque transmission facility located between the housing and the barrel of portions, forming cavities hydraulically with the well space and the internal cavity of the barrel, spacers mounted on the barrel and the housing between the piston mi, characterized in that, in order to expand the technological capabilities of the damper by ensuring its operation and in the stretched part of the drill string, the pistons are made in the form of hollow chi linders with annular spring-loaded annulars relative to each other plungers, and the housing has tappets mounted for interaction with plungers, the barrel cavity hydraulically connected to the piston cavity, and the well space with hydraulically connected between and sub piston plost m.

Description

ооoo

4four

О9 Изобретение относитс  к бурению нефт ных и газовых скважин и предн начено дл  гашени  продольных коле баний, возникающих в процессе рабо ты бурильного инструмента. Известна конструкци  гидромехани ческого виброизол тора с гидравлическим наполнителем, в котором имею с  крышки, установленные с обоих ст рон цилиндра, поршень, расположенный в цилиндре и подпружиненный с обоих сторон, корпус со спиральной дроссельной канавкой, выполненный на внешней поверхности, и соедин ющие полости цилиндра 1. Недостатками данной конструкции  вл етс  низка  эффективность гашени  продольных колебаний как при сжимающих, так и при раст гивакицих нагрузках. Так как гашение колебани происходит только за счет дросселировани  специальной рабочей жидкости , рабочий объем которой в процессе эксплуатации уменьшаетс  из-за утечек, эта конструкци  не может быть использована дл  гашени  колебаний бурильного инструмента. . Наиболее близким техническим реш нием к изобретению  вл етс  гидравл ческий демпфер бурильного инструмен та, содержащий корпус, св занный со стволом с возможностью передачи кру т щего момента, расположенные между корпусом и стволом поршни, образующие полости, гидравлически св занные со скважинным пространством и внутренней полостью ствола, распо ные втулки, установленные на стволе и корпусе между поршн ми C2J. Недостаток указанного устройства заключаетс  в том, что оно может работать эффективно только в сжато части бурильной колонны или непосредственно над долотом. В этом случ эффективна  гидравлическа  нагрузка создаваема  демпфером, всегда направлена сверху вниз и преп тствует развитию осевой динамической состав л ющей нагрузки на долото. При уста новке демпфера в раст нутой части совершенно пропадает эффект разгруз ки эластичных элементов. Цель изобретени  - расширение технологических возможностей демпфе ра путем обеспечени  его работы и в раст нутой части бурильной колонны. Указанна  цель достигаетс  тем что в гидравлическом демпфере бурильного инструмента, содержащем корпус, св занный со стволом с возможностью передачи крут щего момента , расположенные между корпусом и стволом поршни, образующие полости, гидравлически св занные со скважинным пространством и внутренней полостью ствола, распорные втулки, ус тановленные на стволе и корпусе меж ду поршн ми, поршни выполнены в ни де полых цилиндров с расположенными в их внутренних полост х кольцевыми подпружиненными относительно друг друга плунжерами, а корпус имеет толкатели, установленные с возможностью взаимодействи  с плунжерами, причем полость ствола гидравлически св зана с полостью поршн , а скважинное пространство - с гидравлически св занными между собой надпоршневой и подпоршневой полост ми. На чертеже показан гидравлический демпфер бурильного инструмента. Гидравлический демпфер бурильного инструмента содержит корпус 1, на верхнем конце которого размещен переводник 2, предназначенный дл  соединени  с бурильной колонной и со стволом 3, жестко св занным со штоком 4, имеющим возможность передачи крут щего момента, расположенные между корпусом и стволом рабочие поршни 5 двухстороннего действи , выполненные в виде полых цилиндров, с расположенными в их внутренних рабочих полост х 6 кольцевыми плунжерами 7, подпружиненными один относительно другого пружинами 8. Дл  герметизации рабочих полостей б плунжеЕал снабжены уплотнени ми 9. Поршни расположены внутри кольцевых камер равного объема, образу  надпоршневую 10 и подпоршневую 11 полости, образованные распорными втулками 12 и 13, закрепленными в корпусе и стволе между поршн ми . Причем полость стбола гидравлически св зана с полостью 6 поршн  5., а скважинное пространство - с гидравлически св занными между собой наДпоршневой 10 и подпоршневой 11 полост ми. Кроме того, корпус имеет толкатели 14 установленные с возможностью взаимодействи  с плунжерами 7. Гидравлический демпфер имеет верхние и нижние уплотнени  15 и 16 и узел передачи крут щего момента 17 Гидравлический демпфер работает следующим образом. Гидравлический демпфер бурильного инструмента устанавливаетс  над долотом или, в зависимости от условий работы бурильного инструмента, в любом разъеме бурильной колонны. в ненагруженном состо нии бурильной колонны система штока с поршн ми находитс  в исходном положении с возможность;ю свободного перемещени  на определенную величину. Рабоча  жидкость, подаваема  буровыми насосами в бурильную колонну, поступает через калиброванные радиальные отверсти  ствола 3 демпфера в рабочие полости 6 и кольцевые камеры, образойанные надпоршневой 10 и подпоршневой 11 полост ми, заполн   их. В момент отскока долота от забо , рабочие поршни 5, закрепленные наO9 The invention relates to the drilling of oil and gas wells and is intended for damping longitudinal oscillations arising during the operation of a drilling tool. A known design of a hydromechanical vibration isolator with a hydraulic filler, in which I have a piston mounted on both sides of the cylinder, a piston located in the cylinder and spring-loaded on both sides, a housing with a spiral throttle groove, made on the outer surface, and connecting the cylinder cavities. 1. The disadvantages of this design is the low efficiency of damping of longitudinal oscillations both under compressive and tensile loads. Since oscillation damping occurs only due to throttling of a special working fluid, the working volume of which during operation decreases due to leaks, this design cannot be used to dampen vibrations of the drilling tool. . The closest technical solution to the invention is a hydraulic damper of a drilling tool, comprising a housing connected to the barrel with torque transmission, pistons located between the housing and the barrel, forming cavities that are hydraulically connected to the well space and the internal cavity barrel, sleeves mounted on the barrel and body between the pistons C2J. The disadvantage of this device is that it can work effectively only in a compressed part of the drill string or directly above the bit. In this case, the effective hydraulic load is created by the damper, always directed from the top down and prevents the development of the axial dynamic component of the load on the bit. When the damper is installed in the stretched part, the effect of unloading elastic elements completely disappears. The purpose of the invention is to expand the technological capabilities of the damper by ensuring its operation in the stretched part of the drill string. This goal is achieved by the fact that in a hydraulic damper of a drilling tool, comprising a housing associated with the barrel with a possibility of transmitting a torque, pistons arranged between the housing and the barrel, forming cavities hydraulically connected with the well space and the inner cavity of the barrel, spacers The pistons mounted on the barrel and the casing between the pistons are made in no hollow cylinders with annular pistons which are spring-loaded relative to each other located in their internal cavities, and the housing has pushers that are interoperable with the plungers, the barrel cavity being hydraulically connected with the piston cavity, and the well space with the hydraulically interconnected piston and sub piston cavities. The drawing shows the hydraulic damper boring tool. The hydraulic damper of the boring tool includes a housing 1, on the upper end of which is located a sub 2 intended to be connected with the drill string and with a barrel 3 rigidly connected with a rod 4 having the ability to transmit torque, between the housing and the barrel actions made in the form of hollow cylinders, with annular plungers 7 arranged in their inner working cavity 6, springs 8 spring-loaded one relative to the other. To seal the working cavity minutes b plunzheEal provided with seals 9. The pistons are arranged inside the annular chambers of equal volume, forming above the piston 10 and subpiston chamber 11 formed by spacer sleeves 12 and 13, fixed in the housing and the barrel between the pistons. Moreover, the stbola cavity is hydraulically connected with the cavity 6 of the piston 5, and the borehole space with the hydraulically connected with each other on the piston 10 and sub piston 11 cavities. In addition, the housing has pushers 14 installed with the possibility of interaction with the plungers 7. The hydraulic damper has upper and lower seals 15 and 16 and a torque transmission unit 17. The hydraulic damper operates as follows. The hydraulic damper of the boring tool is installed above the bit or, depending on the operating conditions of the boring tool, in any connector of the drill string. in the unloaded state of the drill string, the piston-rod system is in the initial position with the possibility of free movement by a certain amount. The working fluid supplied by the drilling pumps to the drill string enters through the calibrated radial holes of the barrel 3 dampers into the working cavities 6 and the annular chambers formed by the over piston 10 and sub piston 11 cavities, fill them. At the time of the rebound of the bit from the bottom, the working pistons 5, mounted on

стволе 3, вместе с ним двигаютс  вверх. При этом происходит вытеснение промывочной жидкости рабочими поршн ми 5 двухстороннего действи  через кольцевые щели из надпор иневых кольцевых полостей 10 в подпоршневые 11, т.е. в последних происходит процесс всасывани . того, рабочие поршни 5, надвига сь на неподвижные толкатели 14, удерживающие верхние плунжеры 7 рабочих полостей в исходном положении, заставл ют сжиматьс  пружины 8, вытесн   .при этом промывочную жидкость из рабочих полостей .6 через радиальные отверсти , выполненные в рабочих поршн х 5 и стволе 3 во внутреннюю полость ствола . Усилие демпфировани  регулируетс  за счет определени  необходимого количества поршней.trunk 3 moves upward with it. When this occurs, the flushing fluid is expelled by the working pistons 5 of two-sided action through the annular slots from the overflow of the annular annular cavities 10 into the piston 11, i.e. in the latter, an absorption process takes place. Moreover, the working pistons 5, thrust against the fixed pushers 14, holding the upper plungers 7 of the working cavities in the initial position, force the springs 8 to compress, displacing .when the washing liquid from the working cavities .6 through the radial holes made in the working pistons 5 and the trunk 3 into the internal cavity of the trunk. The damping force is adjusted by determining the required number of pistons.

При дросселировании промывочной жидкости через кольцевые щели из надпоршневых. кольцевых полостей 10 в подпоршневые 11 рабочими полост ми 5 и из рабочих полостей б верхними плунжерами 7 срабатываетс  давление, а часть энергии, затрачиваема  на отскок долота, гаситс , переход  в тепло рабочей жидкости, ограничива  при этом амплитуду перемещени  долота , жестко св занного с системой поршней.When throttling flushing fluid through the annular gap of the piston. the annular cavities 10 into the piston 11 working cavities 5; and from the working cavities b, the upper plungers 7 operate the pressure, and a part of the energy spent on the bit rebound, extinguishes the transition into the heat of the working fluid, while limiting the amplitude of movement of the bit rigidly connected with the system pistons.

В момент, когда шарошки долота прошли ухаб забо , перепад давлени  в затрубном и внутритрубиом пространAt the moment when the bit cutters passed through the bottom hole, the pressure drop in the annular and internal pipe

ствах демпфера смещает систему поЕ иней в исходное положение и прижимает долото к забою. При этом подпружиненные плунжеры также распр мл ютс , а рабочие камеры заполн ютс With this damper, the system shifts its system to its original position and presses the chisel to the bottom. In this case, the spring loaded plungers are also expanded, and the working chambers are filled

промывочной жидкостью.washing liquid.

Демпфирование колебаний, возникающих при раст жении бурильной колонны , происходит аналогичным образом с той разницей, что вытеснение про0 мывочной жидкости через кольцевые щели будет производитьс  из под . поршневых полостей 11 в надпоршневые 10, а в рабочих полост х 6 дросселирование жидкости будет созда The damping of vibrations that occur when a drill string is stretched in a similar manner, with the difference that the flushing fluid will be forced out through the annular slots from under. piston cavities 11 to 10 over piston and in the working cavity x 6, throttling the fluid will create

5 ватьс  при относительных осевых перемещени х нижних плунжеров.5, with relative axial displacements of the lower plungers.

Такш4 образом, ствол 3 и все жестко св занные с ним детгши совершают возвратно-поступательные движени  относительно системы корпуса In this way, the barrel 3 and all of the children tightly connected with it reciprocate relative to the hull system

0 в осевых направлени х, вследствие чего гашение продольных колебаний осуществл етс  благодар  большим гид;равлическим сопротивлени м, воз5 пикающим при истечении жидкости через кольцевые щели, и создание мощных жидкостных .пружин в рабочих полост х за счет перепада давлени  во внутренней полости ствола И скважинного пространства.0 in axial directions, as a result of which longitudinal oscillations are extinguished due to large guide; equal resistance arising when fluid flows out through annular slits, and creation of powerful fluid springs in the working cavities due to pressure drop in the inner cavity of the wellbore And borehole space.

00

Технико-экономический эффект при применении демпферов достигаетс  за счет повышени  рабочего ресурса забойного двигател  и долота.The technical and economic effect when using dampers is achieved by increasing the working resource of the downhole motor and the bit.

Claims (1)

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР БУРИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА, содержащий корпус, связанный со стволом с возможностью передачи крутящего момента расположенные между корпусом.и стволом поршни, образующие полости, гидравлически связанные со скважинным пространством и внутренней полостью ствола, распорные втулки, установленные на стволе и корпусе между поршнями, отличающийся тем, что, с целью расширения техно- логических возможностей демпфера путем обеспечения его работы и в растя нутой части бурильной колонны, поршни выполнены в виде полых цилиндров с расположенными в их внутренних полостях кольцевыми подпружиненными относительно друг друга плунжерами, а корпус имеет толкатели, установленные с возможностью взаимодействия с плунжерами, причем полость ствола гидравлически связана с полостью поршня, а скважинное пространство с гидравлически связанйыми между собой надпоршневой и подпоршневой полостями .A HYDRAULIC DRILLING DAMPER OF A DRILLING TOOL, comprising a housing connected to the barrel with the possibility of transmitting torque located between the housing and the barrel, pistons forming cavities hydraulically connected to the borehole space and the internal cavity of the barrel, spacer sleeves mounted on the barrel and the housing between the pistons, characterized in that, in order to expand the technological capabilities of the damper by ensuring its operation and in the stretched part of the drill string, the pistons are made in the form of hollow cylinders located in their internal cavities annular spring loaded plungers relative to each other, and the housing has pushers, set to interact with the plunger, wherein the barrel cavity hydraulically connected with the cavity of the piston, and a space downhole hydraulically interconnected svyazanyymi above the piston and subpiston cavities.