SU1073430A1 - Гидравлический демпфер бурильного инструмента - 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 .

Description

оо

4

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 на

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.

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.

В момент, когда шарошки долота прошли ухаб забо , перепад давлени  в затрубном и внутритрубиом простран

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 

промывочной жидкостью.

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

5 ватьс  при относительных осевых перемещени х нижних плунжеров.

Такш4 образом, ствол 3 и все жестко св занные с ним детгши совершают возвратно-поступательные движени  относительно системы корпуса

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

Технико-экономический эффект при применении демпферов достигаетс  за счет повышени  рабочего ресурса забойного двигател  и долота.

Claims (1)

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 .