гаситель продольных и крутильных колебаний

Формула изобретения

Гаситель продольных и крутильных колебаний, включающий корпус, вал и систему упругих элементов, соединяющих вал с корпусом, в нижней части которого смонтированы радиальный и осевой подшипники, отличающийся тем, что система упругих элементов выполнена в виде концентрично распложенных труб различного диаметра и жесткости, соединенных между собой последовательно и герметично, а с корпусом и валом герметично, внутри вала расположено дросселирующее устройство.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к устройствам для гашения колебаний, возникающих при разрушении горных пород.

Известен амортизатор бурильного инструмента [1], состоящий из упругого элемента, верхнего и нижнего оконцевателей с переводниками. Упругий элемент его выполнен в виде нескольких концентрически расположенных винтовых пружин прямоугольного сечения.

Недостатками данного амортизатора являются:

- сложность изготовления и низкая надежность пружин,

- наличие герметизирующего устройства, надежность которого очень низкая в условиях вибраций, возникающих при бурении,

- сложность сборки из-за того, что часть пружин с правой навивкой, часть - с левой.

Известен буровой амортизатор [2] , выбранный прототипом, включающий корпус с размещенными в нем полым валом, образующим с корпусом кольцевую полость, расположенный в кольцевой полости упругий узел, содержащий эластичные элементы, чередующиеся с дисками, закрепленными на корпусе и валу, узел передачи крутящего момента, содержащий эластичные и металлические элементы, связанный с нижней частью корпуса ниппель с буртом, расположенным с возможностью взаимодействия с буртом вала. Амортизатор снабжен полумуфтами, установленными в кольцевой полости над буртом вала и образующими полость для размещения эластичных и металлических элементов узла передачи крутящего момента, нижние торцы полумуфт имеют так же ответные резьбовые поверхности. Амортизатор снабжен осевыми и радиальными опорами и герметизирующими элементами.

Недостатками конструкции являются возможность гашения колебаний очень узкого диапазона частот, сложность в изготовлении, низкая стойкость при работе с абразивными буровыми растворами.

Техническая задача - упрощение конструкции и повышение надежности при работе в сложных горно-геологических условиях при бурении глубоких скважин.

Поставленная задача решается тем, что система упругих элементов выполнена в виде труб различного диаметра и жесткости, которые расположены концентрически и соединены между собой последовательно и герметично. Система упругих элементов соединена герметично с корпусом и валом. Внутри вала имеется дросселирующее устройство.

Выполнение системы упругих элементов из концентрически расположенных труб различного диаметра позволяет уменьшить габаритные размеры гасителя и упростить его конструкцию. Упругие элементы, выполненные из материалов различной жесткости, расширяют диапазон гасимых частот.

Последовательное соединение упругих элементов позволяет гасить колебания большого диапазона амплитуд, а герметичное соединение упругих элементов между собой, с корпусом и валом исключает из конструкции герметизирующие сальниковые уплотнения, что обеспечивает повышение надежности при бурении глубоких скважин.

Наличие дросселирующего устройства позволяет создавать дополнительное давление внутри гасителя, что расширяет диапазон и амплитуду гасимых колебаний.

Таким образом, совокупность признаков заявляемого гасителя колебаний дает возможность упростить конструкцию, повысить надежность его работы. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

На чертеже показан продольный разрез гасителя продольных и крутильных колебаний. Устройство имеет полый корпус 1 с верхним переводником для соединения с бурильным инструментом, а в нижней части встроены обойма радиального подшипника 2 и подпятник осевого подшипника 3, вал с переводником 4 для соединения с долотом или бурильным инструментом, с встроенным дросселирующим устройством 5, диском 6 осевого и втулкой 7 радиального подшипников. Система упругих элементов, состоящая из труб различного диаметра и жесткости 8, 9, 10, соединяется между собой, с валом и корпусом герметично.

Работает гаситель колебаний (ГК) следующим образом.

Устанавливается гаситель колебаний непосредственно над долотом или в любой части компоновки низа бурильной колонны. При создании нагрузки на долото упругие элементы 8, 10 сжимаются, а элемент 9 находится в растянутом состоянии. За счет дросселирующего устройства 5 внутри гасителя колебаний создается дополнительное давление, способствующее изменению амплитудно-частотных характеристик гасителя колебаний. Радиальный подшипник 2 центрирует вал с долотом относительно оси корпуса гасителя колебаний, а осевой подшипник 3 предотвращает выпадение вала 4 и упругих элементов 8, 9, 10 при их возможном разрушении.

Источники информации

1. Авторское свидетельство 894174 Амортизатор бурильного инструмента, кл. Е 21 В 17/07, 1981 г.

2. Патент РФ 2005161 Буровой амортизатор, кл. Е 21 В 17/07, 1993 г. (прототип).