Буровой амортизатор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихреспублик нц 97683(61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 15.01.81 (21) -3234773/22-03 И) М. Кп. с присоединением заявки Но(23) Приоритет -Е 21 В 17/07 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий53) УДК 622.24, . 053 (088. 8) Опубликовано 301182. Бюллетень Но 44 Дата опубликования описания 30, 1182(72) Авторыизобретения Г.Б.Кабищер, В.К.Карпенко и В,И. Лисянский т Артемовская геологоразведочная экспедицияПроизводственного геологического объединений"-иДонбассгеологияв(54) БУРОВОИ АМОРТИЗАТОР Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам преимущественно малого диаметра для гашения крутильных и продольных колебаний бурильной колонны,и может найти применение в геслогоразведочном бурении скважин на твердые полезные ископаемые при проходке трещиноватых и других пород различными типами породо-о разрушающих инструментов,а также в других отраслях промышленности при передаче вращения с резко изменяющимся в больших пределах крутящим моментом.Известно устройство для гашения вибрации бурильной колонны, включающее корпус, установленный в нем вал и размещенный между ними узел амортизации, имеющий набор двух размещен. ных концентрично и связанных между собой упругих трубчатых элементов, выполненн.:х из резины с разныьи модулями упругости и привулканизированных бокозыми поверхностями по всей их высоте с одной стороны к корпусу, а другой к валу, осевые и радиальныеупоры .1.Извес-.ное устройство гасит крутильн.е и продольные колебания, однако нт,"гтаточно эфФективно ввиду большо: - :есткости упругих элементовЗО Большая жесткость упругих элементов в известной конструкции обусловлена малым плечом, равньж толщине упругих элементовпередаваемого через них усилия кручения от корпуса через упругие элементы на вал, а также беззазорной установкой упругих элементов и передачей осевого усилия по образующей упругих элементов.Наиболее близким к предлагаемому является буровой амортизатор,включавзций корпус, вал, состоящий из двух телескопически расположенных частей, установленный с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и образующий с ним замкнутую кольцевую полость для размещения упругого элемента и узел передачи крутящего момента2).бднако этот амортизатор недостаточно эффективно гасит крутильные и продольные колебания, особенно в амортизаторах малого диаметра.Цель изобретения - повышение эфФективности гашения крутильных и продольных колебаний.Указанная цель достигается тем, что в буровом амортизаторе, включающем корпус, вал, состоящий из двух телескопически расположенных час977683 тей, установленный с возможностьюосевого перемещения относительнокорпуса и образующий с ним замкнутую кольцевую полость для размещения упругого элемента, и узел передачи крутящего момента, упругий элемент расположен с зазором относительно корпуса и жестко связан по,торцам с частями вала, причем узелпередачи крутящего момента располо-.жен между корпусом и верхней частью 10вала, а нижняя часть вала имеет возможность ограниченного поворота относительно корпуса. КрОме того, нижний вал может 15 :быть выполнен с выступом, а корпус для взаимодействия с ним имеет радиальный упор.1На фиг. 1 показан амортизатор, продольный разрез; на фиг. 2 - 20 разрез А-А на фиг.1; на фиг, 3- разрез Б-Б на фиг,1;на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1.Буровой амортизатор (фиг, 1) содер жит корпус 1, установленный в нем вал, выполненный. составным из соосно расположенных верхнего и нижнего . валов 2 и 3 соответственно, установленных телескопически. Верхний вал 2 , установлен с возможностью осевого , 30 перемещения относительно корпуса, а нижний вал 3 - с возможностью осевого перемещения и поворота вокруг оси, причем верхний конец нижнего вала 3 расположен в осевой проточке 4 верх него вала 2, Верхний и нижний вацы 2 и 3 выполнены полыми для прохождения по отверстию жидкости при буренйи. На боковой поверхности верхнего вала выполнены шлицы 5, (фиг. 2), при помощи которых он соединен с верхней крыш. кой 6, прикрепленной к корпусу 1 резьбовым соединением и служащие узлом передачи крутящего момента. К верхнему концу верхнего вала 2 прикреплен 45 при помощи резьбового соединения переводник 7, служащий для соединения амортизатора с буровой колонной (не показана). Верхний и нижний валы 2 и 3 выполнены с фланцами 8 и 9 соответственно, На нижнем торце фланца 8 верхнего вала 2 и верхнем торце 9нижнего вала 3 выполнены шлицы 10 и11 соответственно для жесткого.соединения их с упругодемпфирующим элемен том 12 (фиг. 1 и фиг. 3)55" В нижней части корпуса 1 фиг.1и фиг. 4) установлен регулируемый радиальный упор, выполненный в виде шлицевой гильзы 13 с выступом 14, обращенным в сторону нижнего вала 3 60 (внутренний выступ).Шлицевая гильза 13 размещена в шлицах 15 обоймы 16, прикрепленной резьбовым соединением к корпусу 1. На нижнем валу 3 выполнен выступ 17, взаимодействующий с б 5 4вйступом 14 для ограничения поворотавала относительно корпуса,К нижнему валу 3 прикреплен нарезьбе ниппель 18, соединяющий егос буровым инструментом (не показано).Шпицевая гильза 13 поджата к обойме16 с торца нижней крышкой 19, прикрепленной при помощи резьбового соединения к обойме 16,Корпус 1 с верхним 2 и нижним 3 валами образует замкнутую кольцевуюполость для размещения резиновогоупругодемпфирующего элемента 12,на торцах которого выполнены шпицы20, которые привулканизированы кконтактирующим с ним шпицам верхнего2 и нижнего 3 валов фиг. 1 и фиг,2).Упругодемпфирующий элемент 12 выполиен со сферическим круговым утончением 21 для создания зазора междуэлементом 12 и корпусом 1,Возможентакже зазор между упругодемпфирующимэлементом 12 и боковой поверхносФьвгнижнего вала 3,Буровой амортизатор работает следующим образом.При бурении осевая нагрузка и крутящий момент от бурильных труб, расположенных выше амортизатора,через верхний вал 2, упругодемпфирующий элемент 12 и нижний вал 3 пере даются на породоразрушающий инструмент.При бурении по внутреннему каналу верхнего 2 и нижнего 3 валов пропускают жидкость, герметичность разъема которых обеспечивается телескопической установкой их.Поскольку упругодемпфирующий элемент 12 жестко прикреплен к торцам фланцев 8 и 9 верхнего 2 и нижнего 3 валов, а нижний вал 3 имеет возможность поворота вокруг оси,то при приложении к упругодемпфирующему элементу 12 усилия кручения скручивается, При достижении передаваемого через упругодемпфирующий элемент 12 усилия, близкого к пределу его прочности, нижний вал 3 проворачивается вокруг оси и его выступ 17 входит в зацепление с выступом 14 шлицевой гильзы 13, после чего усилие кручения передается и через корпус, и через упругодемпфирующий элемент 12, что предохраняет последний от поломки.Переустанавлйвая шлицевую гильзу 13 в разные положения, можно устанавливать разные углы поворота нижнего вала 3 в зависимости от степени трещиноватости пород, при бурении . которых в бурильной колонне возникают крутильные колебания с разной величиной амплитуды и частоты. При мапой амплитуде и большой частоте мрутильных колебаний устанавливают минимально возможный угол поворотанижнего вала 3 во избежание резонансных.колебаний, возникающих при совпадении частоты собственных колебаний бурильной колонны и колонкового набора.ФПри большой амплитуде и малой 5 частоте крутильных колебаний устанавливают максимально возможный угол поворота нижнего вала 3 и т.д.Скручивание упругодемпфирующего элемента 12 происходит по винтовой 10 линии, составляющей плечо передаваемого крутящего. момента, что уменьшает жесткость упругодемпфирующих элементов 12, повышает эффективность демпфирования и гашения крутильных 15 и продольных колебаний.Технико-экономическая еффективность заключается в улучшении условий.труда и снижении материальных затрат на провозку с сважины. 20формула изобретения1. Буровой амортизатор, включающий корпус, вал, состоящий из двух 25 телескопически расположенных частей, установленный с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и образующий с ним замкнутую кольцевую полость для размещения упругого элемента, и узел передачи крутящего момента, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности гашения крутильных и продольных колебаний, упругий элемент расположен с зазором относительно корпуса и жестко связан по торцам с частями вала, причем узел передачи крутящего момента расположен между корпусом и верхней частью вала, а нижняя часть вала имеет возможность ограниченного поворота.относительно корпуса.2. Амортизатор по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что нижний вал выполнен .с выступом, а корпус для взаимодействия с ним имеет радиальный упор. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 649820, кл. Е 21 В 17/07, 1977. 2. Авторское свидетельство СССР/41 Тираж 623ВНИИПИ Государственпо делам изобрете 13035, Москва, Ж,Подписного комитета СССРй и открытийушская наб., д. 4/