Антивібраційна компоновка низу бурильної колони

Антивібраційна компоновка низу бурильної колони, що виконана у вигляді ряду ступенів обваженої бурильної труби з включенням віброзахи Корисна модель відноситься до технічних засобів буріння свердловин, а саме до компоновок низу бурильної колони з пониженими динамічними напруженнями. Відома компоновка обважені бурильні труби (ОБТ), яка складається з декількох ступенів, діаметри яких зменшуються за напрямком від долота до колони бурильних труб [Инструкция по расчету бурильных труб, РД39. 0147014.502.82.]. Недоліком відомої компоновки є неможливість зменшення напружень при вібраційних коливаннях різних частот, що негативно впливає на ефективність роботи колони бурильних труб. Найбільш близьким до технічного рішення, що пропонується, є пристрій для зниження вібрацій [А.С. СРСР №432273, М.Кл. Е21В17/06, публ. 12.11.74], що містить амортизатори, розміщені на двох кінцях обважені бурильні труби. Нижній амортизатор закінчується перехідником для з'єднання з долотом, а верхній амортизатор, через перехідник з'єднується з трубами бурильної колони. Така конструкція низу бурильної колони (КНБК) забезпечує зниження вібронапружень тільки в полосі частот, яка визначається жорсткісною характеристикою амортизаторів (смуга затримки), сних пристроїв, яка відрізняється тим, що вона виконана у вигляді двох ступеневих секційних частин, діаметри яких зменшуються до її середини, з'єднаних акустичним фільтром, заповненим частотно незалежним матеріалом, при цьому кожна частина містить чвертьхвильовий узгоджувач, довжина якого розраховується за формулою: де А,і і Х2 - довжина хвиль на границях частотної полоси вібрацій. що не дає можливості знизити динамічні напруження у широкому діапазоні частот за умови забезпечення необхідної поперечної жорсткості КНБК. Задачею корисної моделі, що пропонується, є підвищення ефективності буріння та надійності КНБК за рахунок зменшення вібронапружень в елементах КНБК, які виникають при взаємодії долота з вибоєм. Поставлена задача досягається тим, що антивібраційна компоновка низу бурильної колони виконана у вигляді двох ступеневих секційних частин, діаметри яких зменшуються до її середини, з'єднаних акустичним фільтром заповненим частотно незалежним матеріалом, при цьому кожна частина містить чверть хвильовий узгоджувач, довжина якого розраховується за формулою: де А,-|і^2 - довжина хвиль на границях частотної полоси вібрацій. Секції нижньої ступневої частини збільшуються від долота до середини компоновки, а верхньої ступневої частини зменшуються від середини ком « ^ О) | ^ CM |ч* р С ^ f ^ ^ ^D ST ^ 7279 поновки в сторону бурильної колони. Між нижньою та верхньою частинами розміщений акустичний фільтр, що вміщує частотно незалежну речовину, модуль пружності якої різко відрізняється від модуля пружності сталі. Довжина хвилі в цьому матеріалі визначається за формулою: Х = vt, де v - швидкість пружної хвилі в матеріалі фільтру; т - період часу взаємодії зуба долота з породою (х = 0,002 - 0,003с ) Технічним результатом є підвищення ефективності буріння та підвищення надійності КНБК за рахунок зменшення вібронапружень у широкому спектрі частот, від одиниць герца до 200Гц, перебудова розповсюдження хвилевих процесів у КНБК, зокрема, їх відбиття і затухання. На Фіг. зображено загальний вид антивібраційної компоновки низу бурильної колони, що містить долото 1, спіральний центратор 2, першу секцію ОБТ 3 найменшого допустимого діаметра D1 для даного основного навантаження, другу секцію ОБТ в вигляді чверть хвильового узгоджувача 4 діаметра D2 і довжини, яка розраховується за формулою, третю секцію ОБТ 5 найбільш допустимого діаметру D3 для даного долота, верхній центратор 6, акустичний фільтр 7, який з'єднує дві ступеневі секційні частини. Акустичний фільтр 7 складається з наповнювача 8 з частотно незалежного матеріалу (наприклад, гума або легкий бетон), корпусу 9, який містить наповнювач 8 та компенсуючі гумові прокладки 10. Акустичний фільтр 7 вставлений в верхню секцію ОБТ 11 діаметра D3. Розміри чверть хвильового узгоджувача 12 аналогічні розмірам узгоджувача 4, а верхня секція ОБТ 13 найменшого діаметра D1, що дорівнює діаметра першої секції ОБТ 3. Секція ОБТ 13 з'єднана з перехідником 14 з плавним експоненціальним переходом для з'єднання з бурильною колоною. Антивібраційна компоновка низу бурильної колони працює наступним чином В процесі взаємодії долота 1 з вибоєм при перекачуванні шарошок з зуба на зуб, виникають повздовжні та крутні коливання його корпусу, які передаються на спіральний центратор 2, де їх енергія частково розсіюється за рахунок тертя. Від центратора 2 коливання (хвиля напружень) передаються через першу секцію ОБТ 3, на чверть хвильовий узгоджувач 4, де від верхнього і нижнього торця різних діаметрів утворюються дві відбиті хвилі, які взаємно знищуються. Окрім того, при переході від меншого діаметра ОБТ до більшого, хвиля "розповзеться" і напруження в сусідній ланці зменшиться. Переломлена хвиля на стику секцій ОБТ 4 і 5 передається по секції ОБТ 5 на верхній центратор 6, на якому енергія хвилі розсіюється за рахунок сухого тертя. Пройшовши через акустичний фільтр 7 хвиля втрачає свою енергію і після того, потрапляючи на узгоджувач 12, хвиля відбивається і ослаблюється, переходячи частково в секцію ОБТ 13. Через перехідник 14 хвиля плавно переходить в колону бурильних труб з незначною енергією. 7279 13 j>. 12 '10 Фіг. 1 Комп'ютерна верстка Д Шеверун Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601