Пристрій регулювання динамічного стану бурильної колони

Реферат: Пристрій регулювання динамічного стану бурильної колони включає корпус та вузол передачі крутного моменту у вигляді гвинтової пари. Між двома гвинтовими механізмами з несамогальмівною різьбою встановлений оболонковий амортизатор. Пружний елемент (оболонковий амортизатор) з обох торців взаємодіє з фрикційними муфтами. UA 123105 U (12) UA 123105 U UA 123105 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технічних засобів буріння свердловин, а саме до пристроїв компоновок низу бурильної колони, які підвищують і можуть змінювати показники буріння. Відомий наддолотний амортизатор [АС СРСР № 386122, МПК Е21В 17/06, публ. 14.06.73 бюл. № 26], який містить розміщені в корпусі вал (ствол) для протоку промивальної рідини. При цьому ствол і корпус виконані з правою гвинтовою нарізкою і утворюють гвинтову пару, під якою гнучка діафрагма, диск та ствол утворюють камеру в якій розміщений пружний елемент. Пристрій призначений для зміни динамічного стану бурильної колони (при зміні його параметрів у залежності від геолого-технічних умов буріння) і навантаження на долото. Недоліком такого пристрою є неможливість використання енергії коливань бурильної колони для інтенсифікації взаємодії долота з вибоєм, а також регулювання осьового навантаження на долото в процесі буріння. Найбільш близьким до корисної моделі є пристрій осьового навантаження [патент України № 72885 МПК Е21В 17/06 (2006.01), Е21В 17/07 (2006.01) публ. 27.08.20012, бюл. 17], що містить корпус, у середині якого на пустотілому стволі встановлені гвинтова пара та пружний елемент, який розміщений над нею. Гвинт має ліву нарізку. Така конструкція пристрою дає можливість інтенсифікувати взаємодію долота з вибоєм за рахунок осьового навантаження на долото. При цьому осьове навантаження обмежується і диктується тільки величиною крутного моменту вала привода (ротора, вала вибійного двигуна) і неможливо ступеневе регулювання і обмеження осьового навантаження на долото. Задачею корисної моделі, що пропонується, є забезпечення регулювання перетворення кінетичної і потенціальної енергії обертового руху бурильної колони (вала двигуна) у додаткове осьове навантаження і захист долота від додаткових навантажень, а також регулювання осьового навантаження і крутного моменту привідного вала, реактивних моментів і осьових навантажень на долото, викликаних зміною геолого-технічних умов поглиблення вибою. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої осьового навантаження, який містить корпус, в середині якого на пустотілому стволі встановлено дві гвинтові пари (несамогальмівні), між якими встановлений пружний елемент, який взаємодіє через торцеві фрикційні муфти з верхнім і нижнім гвинтами. Обмеження осьового навантаження здійснюється при переміщені поршнів пружного елемента до контакту торців з пружною оболонкою (вибір зазору між ними). Таке розташування пружного елемента і взаємодії з гвинтовими механізмами дозволяє регулювати осьове навантаження на долото, а також змінювати інтенсивність взаємодії долота з вибоєм за рахунок зміни параметрів нижньої наддолотної гвинтової пари. У наддолотній гвинтовій парі можна змінювати не тільки кут нахилу різі, але її крок і профіль. Таким чином може змінюватись не тільки віброзахист конструкції, але й підсилення взаємодії долота з вибоєм. Виключення роботи пружного елемента при критичному значені крутного моменту забезпечується за рахунок вибору ходу поршнів і контакту їх торцевих поверхонь з торцями пружного елемента (оболонки). Хід поршнів визначає осьову деформацію пристрою у залежності від крутних моментів привідного вала (бурильної колони, приводного вала вибійного двигуна). Подовжні і крутні коливання долота передаються через гвинт нижньої несагальмівної гвинтової пари і через фрикційну муфту на поршень, який переміщується в оболонці і за допомогою еластичного наповнювача деформує циліндричну пружну оболонку. Передача крутного моменту від привідного вала на верхній гвинт супроводжується його лінійним переміщенням та передається через фрикційну муфту на поршень і через еластичний наповнювач на пружну оболонку. Технічним результатом є часткове використання енергії крутного моменту бурильної колони для часткового гасіння коливань, яке генерує долото, а також можливість підсилення взаємодії долота з вибоєм, за рахунок зміни параметрів конструкції нижньої наддолотного гвинтового механізму. На кресленні зображено загальний вигляд пристрою регулювання динамічного стану бурильної колони і динамічної взаємодії долота з вибоєм. Пристрій з'єднується з привідним валом (бурильна колона, вал вибійного двигуна) за допомогою перевідника 1, який на різьбі з'єднаний з валом гвинта 3 і взаємодіє з гайкою 4, сполученою з корпусом 10. На вал гвинта встановлена сальникова гайка 2. Торець гвинта 3 взаємодіє з фрикційною муфтою 5, яка взаємодіє з поршнем 6 і взаємодіє з еластичним наповнювачем, який деформує пружну оболонку 7. В оболонку 7 входить нижній поршень 9, який через наповнювач пружно деформує оболонку. Поршень 9 опирається на фрикційну муфту 11, яка взаємодіє з торцем нижнього гвинта 13, загвинченого у гайку 12, яка зв'язана різьбою з корпусом 10. Різьбова пара 12, 13 закрита сальниковою гайкою 14. До кінця вала гвинта 13 на 1 UA 123105 U 5 10 15 20 різьбі кріпиться розширювач 15 і долото 16. Для протоку промивальної рідини служить центральний ствол 8. Пристрій працює наступним чином. Пристрій з'єднується з бурильною колоною (валом двигуна) за допомогою перевідника 1, який встановлений і скріплений з гвинтом 3 і взаємодіє з гайкою 4, яка закріплена у корпусі 10, в якому встановлений оболонковий амортизатор 7, поршні якого 6, 9 взаємодіють з гвинтовими механізмами 3, 4 і 12, 13, через фрикційні муфти 5, 11, які регулюють величину крутних моментів, які передаються відповідним приводом і силовими факторами, які виникають на долоті в процесі буріння. В процесі буріння бурильна колона (вал двигуна) повертає (вкручує) гвинт 3 і передає осьове зусилля через фрикційну муфту на поршень 6 і через наповнювач пружно деформує оболонку 7. При заданому крутному моменті, яке забезпечує роботу фрикційної муфти 5, осьове зусилля передається через нижню фрикційну муфту 11 і нижню гвинтову пару 12, 13 на розширювач 15 і долото 16. При взаємодії долота 16 з вибоєм виникають подовжні і крутні коливання долота, які передаються через нижню гвинтову пару 12, 13, що приводить до вкручування гвинта 13 в гайку 12, при значному моменті на долоті 16 силова дія передається через фрикційну муфту 11 на оболонковий амортизатор, зменшуючи їх інтенсивність. При малих крутних моментах, дякуючи фрикційним муфтам, оболонковий амортизатор може не працювати. Це належить до буріння у м'яких породах. Змінюючи параметри нижнього гвинтового механізму, можна збільшити інтенсивність взаємодії долота з породою, що дозволяє значно збільшити механічну швидкість буріння. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Пристрій регулювання динамічного стану бурильної колони, який включає корпус та вузол передачі крутного моменту у вигляді гвинтової пари, який відрізняється тим, що між двома гвинтовими механізмами з несамогальмівною різьбою встановлений оболонковий амортизатор, а пружний елемент (оболонковий амортизатор) з обох торців взаємодіє з фрикційними муфтами. 2 UA 123105 U 3 UA 123105 U Комп’ютерна верстка М. Мацело 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 4