Амортизатор поздовжньо-крутильних коливань бурильної колони

Реферат: Амортизатор поздовжньо-крутильних коливань бурильної колони складається з корпусу, вузла передачі обертового моменту, вузла пружного елемента, вузлів нижнього та верхнього ущільнень. Гвинтові пружини стиску розміщено між упорними дисками, одночасно сприймають через вузол передачі обертового моменту поздовжні та крутильні коливання породоруйнівного інструменту, за допомогою внутрішньої та зовнішньої шліцьових втулок вузла пружного елемента. UA 116732 U (12) UA 116732 U UA 116732 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до нафтогазової промисловості, а саме до наддолотних амортизаторів поздовжньо-крутильних коливань, які використовують під час буріння нафтових та газових свердловин в компонуванні бурильного інструменту. За конструкцією пружного елемента відомі амортизатори поздовжньо-крутильних коливань з металічними пружними елементами, основним параметром яких є жорсткість. Аналогами корисної моделі вибрані пружна муфта А.с. 1401128 СРСР [2], амортизатор АПБ, А.с. 894174 СРСР [3]. Недоліками аналогів є складна конструкція пружного металічного елемента. Найближчим аналогом вибрано амортизатор конструкції фізико-механічного інституту АН УРСР [1]. Пружний елемент амортизатора складається з гвинтових пружин стиску, які встановлено паралельно між дисками, зовнішня поверхня яких конічна, кут нахилу відповідає кутові навивки пружин стиску. Амортизатор працює таким чином: осьове навантаження від приводу бурильної колони передається породоруйнівному інструменту через пружини стиску, а передача обертового моменту здійснюється завдяки силам тертя, які виникають між торцями пружин та дисками. Енергія поздовжніх та крутильних коливань трансформується в потенціальну енергію деформацій стиску і кручення пружин. Недоліком найближчого аналога є те, що пружини стиску знаходяться в складному напружено-деформованому стані (одночасно піддаються деформаціям стиску і кручення). В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності процесу руйнування гірської породи з одночасним зменшенням енергії крутильних та поздовжніх коливань. Поставлена задача вирішується конструкцією пружного елемента, до складу якого входять гвинтові пружини, які піддаються тільки пружній деформації стиску за відсутності деформації кручення, під час одночасної дії крутильних та поздовжніх коливань. На кресленні зображено конструкцію амортизатора поздовжньо-крутильних коливань бурильної колони. Амортизатор складається з вузла передачі обертового моменту, вузла пружного елемента, вузлів нижнього та верхнього ущільнень. До складу вузла передачі обертового моменту входять гвинт 1 і гайка 8, які з'єднані між собою несамогальмівною чотиризахідною трапецієдальною різьбою, та перехідника ствола 9, який запобігає випаданню гвинта 1 із зони контакту з гайкою 8. Ствол амортизатора 10 з'єднується з перехідником 9 різьбою насосно-компресорних труб. Вузол пружного елемента складається із ствола 10, упорного підшипника 27, зовнішньої розпірної втулки 11, внутрішньої шліцьової втулки 13, встановленої між двома упорними дисками 12 і 14, зовнішньої шліцьової втулки 16, декількох пружин стиску 15, розділених між собою зовнішніми упорними 18, 23 та внутрішніми 19 дисками. Для осьової фіксації внутрішніх дисків застосовують розпірні втулки 17 та стопорне пружинне кільце 21. Для осьової фіксації зовнішніх упорних дисків застосовують розпірні втулки 20. До складу вузла нижнього ущільнення входять: корпус 7, обмежувач деформації пружного елемента 2, шпонка 3, осьова фіксація якої здійснюється гвинтами 28, гайка 4, два кільця 5 та гумова манжета 6. Між стволом 10 та перехідником 26 розміщено вузол верхнього ущільнення, до якого входять два кільця 24 та гумова манжета 25. Амортизатор працює наступним чином: у процесі буріння обертовий момент передається від перехідника 26 через корпус 22, який одночасно забезпечує радіальну фіксацію деталей вузла пружного елемента, та гайку 8 до гвинта 1, який за допомогою замкової різьби з'єднаний з нижньою частиною компонування низу бурильної колони. Під час одночасної дії поздовжніх та крутильних коливань, генерованих породоруйнівним інструментом, гвинт, повертаючись на витках несамогальмівної чотиризахідної трапецієдальної різьби, переміщується вгору. Обертовий рух гвинта 1, перехідника 9, ствола 10 та кільця упорного підшипника, установленого на ствол, через посередництво шліцьового з'єднання між втулками 13 і 16 трансформується в поступальний рух внутрішніх упорних дисків 14 і 19. Внаслідок цього відбувається одночасне перетворення кінетичної енергії крутильних та поздовжніх коливань у потенціальну енергію пружної деформації стиску пружин 15. При використанні запропонованого амортизатора досягається збільшення механічної швидкості буріння на 20…25 відсотків. Джерела інформації: 1. Пехньо М.И., Цыхан А.И. Бурение нефтяных и газовых скважин с применением наддолотных амортизаторов. - К.: Наукова думка, 1971. - 128 с. 2. А.с. 1401128 СССР МКИ Е21В 17/07. Упругая муфта / Б.В. Пелех, С.В. Велычковыч, В.М. Ивасив, Б.А. Вацык, З.В. Билый, П.В. Тарабаринов. - Опубл. 07.06.88, Бюл. №21. 1 UA 116732 U 3. А.с. 894174 СССР Е21В 17/07. Амортизатор бурильного инструмента / А.И. Цыхан, М.И.Пехньо. - Опубл. 30.12.81, Бюл. №48. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Амортизатор поздовжньо-крутильних коливань бурильної колони, що складається з корпусу, вузла передачі обертового моменту, вузла пружного елемента, вузлів нижнього та верхнього ущільнень, який відрізняється тим, що гвинтові пружини стиску розміщено між упорними дисками, одночасно сприймають через вузол передачі обертового моменту поздовжні та крутильні коливання породоруйнівного інструменту, за допомогою внутрішньої та зовнішньої шліцьових втулок вузла пружного елемента. 2 UA 116732 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3