UA20646U - Bore-hole shock absorber - Google Patents

Abstract

The bore-hole shock absorber has a shaft, an adapter,a piston, compacting sleeves, a spring-supported element as tubular cylinder with systems of cuts.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до буріння свердловин, зокрема до сполучень, що розміщуються між бурильними 2 трубами та долотом, або між бурильними трубами.A useful model relates to the drilling of wells, in particular to connections placed between the drill pipe 2 and the bit, or between the drill pipes.

Відомий свердловинний амортизатор конструкції "Вері Гуд" фірми "Сикюріті" Масленников И.К., Матвеев Г.И.The well-known well shock absorber of the "Very Good" design of the company "Sikuriti" I.K. Maslennikov, G.I. Matveev.

Інструмент для бурения скважин. Справочное пособие.- М.: Недра, 1981. - 335с.), що складається з кільцевої камери, в якій розміщено потовщені тарільчасті пружини, в середині яких вільно розміщено трубчатий стрижень.Tool for drilling wells. Reference manual. - M.: Nedra, 1981. - 335 p.), consisting of a ring chamber in which thickened plate springs are placed, in the middle of which a tubular rod is freely placed.

Камера герметизована відносно зовнішнього простору від попадання в неї шламу і бурового розчину. Кільцева 70 камера сполучується з перехідником, що передає навантаження на бурове долото за допомогою шліцьового сполучення.The chamber is sealed relative to the outer space from mud and drilling mud getting into it. The ring chamber 70 is connected to the adapter, which transfers the load to the drill bit by means of a splined connection.

Недоліком є неможливість сумісного зменшення амплітуд вертикальної (осьової) та горизонтальної (торсійної) вібрацій, що виникають при бурінні твердих гірських порід шарошковими буровими долотами.The disadvantage is the impossibility of simultaneously reducing the amplitudes of vertical (axial) and horizontal (torsional) vibrations that occur when drilling hard rocks with spheroidal drill bits.

Найбільш близькою корисною моделлю свердловинного амортизатора є вибійний амортизатор (Каталог 72 теологоразведочного оборудования, разработанного производственньми геологическими организациями РСФСР.The closest useful model of a well shock absorber is a downhole shock absorber (Catalog 72 of theological exploration equipment developed by the production geological organizations of the RSFSR.

Часть 1. - М. ВИЗМС, 1989), що складається перехідника, корпуса з багатоступеневими виступами, вала з впадинами, відповідними щодо виступів у корпусі, гумові диски, що входять в зазори між виступами корпусу та впадинами вала. В нижній частині амортизатора вал має циліндричні впадини, нижній перехідник має такі ж циліндричні впадини, в цих впадинах встановлено циліндричні гумові пальці для передачі крутного моменту до бурового долота, яке приєднують до нижнього перехідника.Part 1. - M. VIZMS, 1989), consisting of an adapter, a housing with multi-stage protrusions, a shaft with depressions corresponding to the protrusions in the housing, rubber disks that fit into the gaps between the protrusions of the housing and the depressions of the shaft. In the lower part of the shock absorber, the shaft has cylindrical depressions, the lower adapter has the same cylindrical depressions, cylindrical rubber fingers are installed in these depressions to transmit torque to the drill bit, which is attached to the lower adapter.

Недоліками вибійного амортизатора є розділення вертикального і обертального демпфуючих ланок, необхідність застосування двох різних за формою та напрямком демпфуючих елементів та низька міцність гумових дисків та пальців.Disadvantages of the shock absorber are the separation of the vertical and rotational damping links, the need to use two different damping elements in shape and direction, and the low strength of rubber discs and fingers.

В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення свердловинного амортизатора, в якому шляхом введення нових технічних рішень створюється можливість досягнення сумісного демпфування вібрацій шо вертикального та обертового напрямків та збільшення міцності демпфуючих елементів.The basis of the useful model is the task of improving the well shock absorber, in which, by introducing new technical solutions, it is possible to achieve compatible damping of vibrations in the vertical and rotational directions and to increase the strength of the damping elements.

Поставлена задача вирішується тим, що пружний елемент виконано у вигляді трубчастого циліндра з системами прорізів: ряди поперечних прорізів, що чергуються, та ряди поздовжніх прорізів, що чергуються, та кінці циліндра виконано у вигляді пазів та виступів, що мають розміри відповідні до пазів та виступів на ее, відповідних поверхнях валу та перехідника. Вал з перехідником сполучуються таким чином, що мають можливість «ф поздовжнього та обертального переміщення один відносного іншого. В кожному рядку прорізів можуть бути два, три або більше прорізів. Кожна наступна прорізь зсунута відносно попередньої на половину своєї довжини. ее,The problem is solved by the fact that the elastic element is made in the form of a tubular cylinder with systems of slots: rows of alternating transverse slots and rows of alternating longitudinal slots, and the ends of the cylinder are made in the form of grooves and protrusions with dimensions corresponding to the grooves and protrusions on ee, corresponding surfaces of the shaft and adapter. The shaft and the adapter are connected in such a way that they have the possibility of longitudinal and rotational movement relative to each other. Each row of slots can have two, three or more slots. Each subsequent slot is shifted relative to the previous one by half its length. eh

Суттєвість корисної моделі пояснюється Фіг.1, на якій зображено загальний вигляд амортизатора, Фіг.2, на Га») якій зображено сполучення кінців пружного елементу з відповідними кінцями валу та перехідника, Фіг.3 таThe essentiality of the useful model is explained in Fig. 1, which shows the general view of the shock absorber, Fig. 2, in Ha"), which shows the connection of the ends of the elastic element with the corresponding ends of the shaft and the adapter, Fig. 3 and

Фіг4, на яких зображено поперечні перерізи через поперечні прорізі, Фіг.5 та Фіг.б, на яких зображено сч поперечні перерізи через поздовжні прорізі, Фіг.7, на якій зображено розгортку циліндричного пружного елементу.Fig. 4, which shows cross-sections through transverse slots, Fig. 5 and Fig. b, which shows cross-sections through longitudinal slots, Fig. 7, which shows the sweep of a cylindrical elastic element.

Амортизатор складається з наступних деталей: валу 1 з різьбою 2 для сполучення з бурильними трубами, на валу розміщено пружний елемент 3, який мас виступи 4 на верхньому та нижньому кінцях, які входять в « відповідні пази валу 1 та перехідника 5. На пружному елементі виконано поперечні прорізі б та поздовжні 50 прорізі 7. До нижнього кінця валу 1 болтами 8 приєднано поршень 9, на якому встановлено ущільнювальні З с манжети 10. Сполучення нижньої частини вала 1 з перехідником 5 виконано з можливістю осьового та обертовогоThe shock absorber consists of the following parts: a shaft 1 with a thread 2 for connection with drill pipes, an elastic element 3 is placed on the shaft, which has protrusions 4 at the upper and lower ends, which fit into the corresponding grooves of the shaft 1 and the adapter 5. The elastic element is made transverse slots b and longitudinal 50 slots 7. A piston 9 is attached to the lower end of the shaft 1 with bolts 8, on which sealing З s cuffs 10 are installed. The connection of the lower part of the shaft 1 with the adapter 5 is made with the possibility of axial and rotary

І» переміщення одно відносно другого. На перехіднику 5 виконано різьбу 11 для приєднання бурового долота.And" moving one relative to another. The adapter 5 has a thread 11 for connecting the drill bit.

Виконання пружного елементу у вигляді трубчастого циліндра з системами поперечних та поздовжніх прорізів, що чергуються, створює можливість зменшення амплітуд осьових та обертальних вібрацій та захисту бурового верстата та бурового долота від надмірних навантажень і покращенню техніко-економічних показників буріння. о Виконання кінців пружного елементу та відповідних їм частин валу та нижнього перехідника у вигляді виступів ав! та пазів створює можливість передавання осьового навантаження та крутного моменту від бурильних труб до бурового долота з можливістю деформації пружного елементу в поздовжньому та поперечному напрямках. б Робота амортизатора здійснюється наступним чином. Осьове навантаження від бурильних труб, які ї» 20 сполучуються з валом 1 за допомогою різьби 2, передається на пружний елемент З через виступи 4 на пружному елементі 2 та відповідні впадини на верхній частині валу, від пружного елементу З до перехідника 5 через щи виступи 4 на нижньому кінці пружного елементу 2 та відповідні їм впадини на перехіднику 5. Через різьбу 11 до бурового долота. Через наявність поперечних прорізів 6, що чергуються, виникає осьова деформація пружного елементу 2, за рахунок чого осьове навантаження передається у вигляді пружних хвиль навантаження, а не 29 жорсткого зусилля. Крутний момент від бурильних труб передається через різьбу 2 до валу 1, через бокові с поверхні виступів та пазів 4, що розміщено на верхньому кінці пружного елементу, до пружного елементу 3, від виступів та пазів 4, що розміщено на нижньому кінці пружного елементу З та відповідних їм виступам та пазам 4 на перехіднику 5, через різьбу 11 до бурового долота. Наявність поздовжніх прорізів 7 на пружному елементі З створює можливість передачі крутного моменту у вигляді пружних зусиль. При бурінні шарошковим буровим 60 долотом осьове навантаження та крутний момент деформують у поздовжньому та поперечному напрямках пружний елемент, за рахунок чого відбуваються осьове та радіальне переміщення валу 1 відносно перехідника 5 і поршня 9 відносно перехідника 5.The execution of the elastic element in the form of a tubular cylinder with systems of transverse and longitudinal slits, alternating, creates the possibility of reducing the amplitudes of axial and rotational vibrations and protecting the drilling machine and the drill bit from excessive loads and improving the technical and economic indicators of drilling. o Execution of the ends of the elastic element and the corresponding parts of the shaft and the lower adapter in the form of protrusions av! and grooves creates the possibility of transmitting the axial load and torque from the drill pipes to the drill bit with the possibility of deformation of the elastic element in the longitudinal and transverse directions. b The shock absorber works as follows. The axial load from the drill pipes, which are connected to the shaft 1 by means of a thread 2, is transmitted to the elastic element C through the protrusions 4 on the elastic element 2 and the corresponding depressions on the upper part of the shaft, from the elastic element C to the adapter 5 through the protrusions 4 on the lower end of the elastic element 2 and the corresponding depressions on the adapter 5. Through the thread 11 to the drill bit. Due to the presence of alternating transverse slots 6, there is an axial deformation of the elastic element 2, due to which the axial load is transmitted in the form of elastic load waves, and not 29 rigid force. The torque from the drill pipes is transmitted through the thread 2 to the shaft 1, through the side surfaces of the protrusions and grooves 4 located at the upper end of the elastic element, to the elastic element 3, from the protrusions and grooves 4 located at the lower end of the elastic element C and corresponding to their protrusions and grooves 4 on the adapter 5, through the thread 11 to the drill bit. The presence of longitudinal slits 7 on the elastic element Z creates the possibility of torque transmission in the form of elastic forces. When drilling with a square drill bit 60, the axial load and torque deform the elastic element in the longitudinal and transverse directions, due to which the axial and radial movements of the shaft 1 relative to the adapter 5 and the piston 9 relative to the adapter 5 occur.

Застосування свердловинного амортизатора при бурінні свердловин в твердих гірських породах призводить до зниження амплітуди осьових та радіальних вібрацій в 2...5 разів та до стабілізації навантажень на бурове бо долото. За рахунок зменшення зношення зубків та підшипників бурового долота зростає в 1,5...2,5 разів проходка на долото при зростанні середньої швидкості буріння в 1,2...1,5 разів.The use of a well shock absorber when drilling wells in hard rocks leads to a decrease in the amplitude of axial and radial vibrations by 2...5 times and to the stabilization of loads on the drill bit. Due to the reduction of the wear of the teeth and bearings of the drill bit, the penetration per bit increases by 1.5...2.5 times with an increase in the average drilling speed by 1.2...1.5 times.

За рахунок покращання технічних показників буріння зменшується собівартість буріння 1 метра свердловини на 25...40905.Due to the improvement of the technical parameters of drilling, the cost of drilling 1 meter of a well is reduced by 25...40905.

Claims (2)

2 Формула винаходу2 Formula of the invention 1. Свердловинний амортизатор, що складається з вала, перехідника, поршня, ущільнювальних манжет та пружного елемента, який відрізняється тим, що пружний елемент виконаний у вигляді трубчастого циліндра з /о0 бистемами прорізів - ряди поперечних прорізів, що чергуються, та ряди поздовжніх прорізів, що чергуються, а кінці циліндра виконано у вигляді пазів та виступів, що мають розміри, відповідні до пазів та виступів на відповідних поверхнях вала та перехідника, при цьому вал з перехідником з'єднуються з можливістю поздовжнього та обертального переміщення один відносного одного.1. A bore shock absorber consisting of a shaft, an adapter, a piston, sealing sleeves and an elastic element, which is distinguished by the fact that the elastic element is made in the form of a tubular cylinder with /o0 bistems of slots - rows of alternating transverse slots and rows of longitudinal slots, alternating, and the ends of the cylinder are made in the form of grooves and protrusions with dimensions corresponding to the grooves and protrusions on the corresponding surfaces of the shaft and the adapter, while the shaft and the adapter are connected with the possibility of longitudinal and rotational movement relative to each other. 2. Свердловинний амортизатор за п. 1, який відрізняється тим, що в кожному ряду прорізів можуть бути два, ув Три або більше прорізів та кожний наступний проріз зсунутий відносно попереднього на половину своєї довжини. - (Се) « (Се) «в) с - с і» іме) («в) (о) щ» 4) с 60 б52. Downhole shock absorber according to claim 1, which differs in that each row of slots can have two, three or more slots and each subsequent slot is shifted relative to the previous one by half its length. - (Se) " (Se) "c) c - c i" name) ("c) (o) sh" 4) c 60 b5