Гідравлічний вібратор

Гідравлічний вібратор, який складається з корпусу, золотника, перехід ників, ПІДШИПНИКІВ, ущільнювальних манжет, пружини та шліцьового з'єднання, який відрізняється тим, що має ударну трубу, яка розміщена над корпусом, додаткове шліцьове з'єднання, а в золотнику є додатковий отвір, сполучений з центральним каналом корпусу, з віссю, ексцентричною відносно центральної осі вібратора Винахід відноситься до буріння свердловин, зокрема до заглибних ударних засобів ВІДОМІ пдроударники для буріння свердловин з золотниками, які обертаються, наприклад бур В Пружковського (Воскресенский Ф Ф , Кичигин А В , Славский В М , Славский Ю Н , Тагиев Э И Вибрационное и ударно-вращательное бурение М Гостоптехиздат, 1961 - 244с), який складається з корпуса, стовбура з отворами, золотника з косими отворами, поршня з пружиною, намічного наватаження на бурове долото незначна, тому що залежить від маси ударної штанги, яку розміщено під поршнем В основу винаходу поставлено задачу удосконалення вібробура, в якому шляхом введення нових конструктивних елементів забезпечується безперервність обертання золотника і за рахунок цього забезпечується значне підвищення динамічного навантаження на бурове долото Поставлена задача вирішується тим, що в гідравлічному вібраторі, який складається з корпуса, золотника, перехідників, ПІДШИПНИКІВ, ущільнювальних манжет та шліцьового сполучення, згідно з винаходом має ударну трубу, яка розміщена над корпусом, та має додаткове шліцьове сполучення ударної труби з розташованими над нею бурильними трубами, а в золотнику є додатковий отвір, який постійно сполучується з центральним каналом і його вісь розміщена ексцентричне відносно ПІДШИПНИКІВ та перехідників для сполучення з бу рильними трубами і буровим долотом Недоліком бура В Пружковського є низька ефективність динамічного навантаження, яке створюється за рахунок переміщення долота, сполученого з поршнем, на який діє сила гідравлічного удару у вигляді видовженого у часі трикутного імпульсу Самим близьким до запропонованого гідравлічного вібратора є вібробур ВГ-1 для створення динамічних навантажень на породоруйнівний інструмент при бурінні свердловин, який складається з корпусу, перехідників та золотника, який обертається під дією промивної рідини (Воскресенский Ф Ф , Кичигин А В , Славский В М , Славский Ю Н , Тагиев Э И Вибрационное и ударно-вращательное бурение - М Недра, 1961 244с) Недоліками такого вібробура є ненадійна робота золотника, який за рахунок обертання періодично перекриває отвори в корпусі, причому обертання золотника стає неможливим при такому положенні його, коли отвори в золотнику і отвори в корпусі не співпадають, окрім того сила ди центральної ВІСІ вібратора Суттєвість винаходу пояснюється фіг 1, на якій зображено загальний вигляд гідравлічного вібратора, фіг 2, фіг 3 та фіг 4, на який зображено поперечні розрізи через додаткове шліцьове сполучення, через додатковий отвір у золотнику та через отвори у золотнику і корпусі, які періодично перекриваються Гідравлічний вібратор складається з наступних деталей додаткове шліцьове сполучення - шліцьова втулка 1, через яку проходить шліцьовий вал 2, пружини 3 між торцями шліцьової втулки 1 ударною трубою 4, яка за допомогою різьби сполучена з перехідником 5, котрий сполучується з корпусом 6 Всередині корпуса 6 розміщено золот СО О ю о> ю 59503 ник 7 з втулками 8 та підшипниками 9 з можливістю обертання золотника 7 відносно корпусу 6 В нижній частині корпуса 6 виконано шліцьову втулку, яка разом з шліцьовим валом 10 створює можливість передаванню обертового моменту від корпусу 6 до перехідника 11, до якого приєднують бурове долото В перехіднику 5, корпусі 6, золотнику 7 та шліцьових валах 2 і 10 розміщено ущільнювальні манжети 12 для ізоляції зон високого тиску від зон низького тиску та захисту ПІДШИПНИКІВ від промивної рідини, яку нагнітають через вібратор Верхній перехідник 5 має площину 13, а нижній шліцьовий вал 10 має площину 14, на які діє високий тиск гідравлічного удару, який виникає при перекритті отворів 15 в золотнику та 16 в центральній частині корпусу 6 В центральній частині корпусу 6 виконано отвір 17, через який промивна рідина постійно надходить до кільцевого зазору 18 між корпусом 6 та золотником 7, а через нього до отвору 19 в золотнику 7 Отвір 19 виконано таким чином, що його вісь знаходиться ексцентричне відносно ВІСІ вібратора, чим створюється дотична сила, яка обертає золотник Наявність ударної труби створює можливість досягнення стійкого динамічного навантаження на бурове долото та збільшення техніко-економічних показників буріння, зокрема механічної швидкості буріння та ресурсу бурового долота Наявність додаткового шліцьового сполучення - 1, 2 - дає можливість переміщення ударної труби відносно корпуса та нанесення динамічного удару на нижній перехідник після закінчення дії гідравлічного удару всередині корпусу Наявність ексцентричне розміщеного отвору в золотнику дає можливість безперервного обертання золотника відносно корпусу незалежно від взаємного розміщення отворів у корпусі і золотнику, які призначені для створення гідравлічного удару Робота гідравлічного вібратора здійснюється наступним чином При досягненні буровим долотом, яке приєднують до перехідника 11, вибою свердловини перехідник 11 піднімається вверх до контакту його верхнього торця з нижнім торцем корпусу 6 В такому положенні за рахунок пружини З зберігається відстань між нижнім торцем шліцьової втулки 1 та верхнім торцем ударної труби 4 Процес буріння здійснюється шляхом передавання осьового навантаження від бурильних труб та важкої труби 4 до долота через корпус 6 вібратора та нижній перехідник 11, та передавання обертового моменту від бурильних труб через шліцьову втулку 1, шліцьовий вал 2, ударну трубу 4, верхній перехідник 5, корпус 6, шліцьовий вал 10 та нижній перехідник 11 до бурового долота, який з'єднується різьбою з перехідником 11 Промивна рідина до вибою свердловини нагнітається через центральні канали в ШЛІЦЬОВІЙ втулці 1, шліцьовому валі 2, ударній трубі 4, верхньому перехіднику 5 та корпусу 6 до отвору 17 та кільцевого зазору 18, а з нього до ексцентричного отвору 19 в золотнику 7 Рідина витікає з отвору 19 в кільцевий зазор між внутрішньою та зовнішньою частинами корпусу 6 і створює обертовий момент за рахунок ексцентричного - ексцентриситет є - розміщення ВІСІ отвору 19 відносно ВІСІ корпусу 6, чим змушує обертатися золотник 7 Обертовий момент Мк визначається як добуток реактивної сили F від витікання рідини через отвір 19 на величину ексцентриситету є, тобто MK=Fe При обертанні золотника 7 відносно корпусу 6 періодично сполучуються отвори 15 в золотнику та отвори 16 в корпусі - в такому положенні промивна рідина вільно проходить до центрального каналу в ШЛІЦЬОВІЙ втулці 10, а з неї до вибою свердловини При перекритті отворів 15 центральною частиною корпусу , яка знаходиться між отворами, промивна рідина зупиняється, за рахунок чого виникає високий тиск, тобто явище гідравлічного удару Під дією високого тиску на площину 13 верхнього перехідника 5 корпус 6 гідравлічного вібратора піднімається вверх та піднімає ударну трубу 4, стискаючи пружину 3 - при цьому накопичується потенціальна енергія переміщення ударної труби 4 Між НИЖНІМ торцем корпусу 6 та верхнім торцем перехідника 11 утворюється щілина При подальшому обертанні золотника отвори 15 та 16 сполучуються, тиск в центральному каналі корпусу 6 різко спадає, що призводить до падіння ударної системи "ударна труба-корпус" і нанесення удару по перехіднику 11 і через нього - по буровому долоту Використання гідравлічного вібратора при бурінні свердловин дозволить збільшити механічну швидкість буріння на 50 60% при збільшенні ресурсу роботи бурового долота в 1, З 1,5 рази в порівнянні з використанням сучасних гідравлічних ударників 59503 59503 Фіг. 4 Комп'ютерна верстка Т Чепелєва Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна