EA023318B1 - Устройство для борьбы с шумом во время ударного бурения - Google Patents
Устройство для борьбы с шумом во время ударного бурения Download PDFInfo
- Publication number
- EA023318B1 EA023318B1 EA201270335A EA201270335A EA023318B1 EA 023318 B1 EA023318 B1 EA 023318B1 EA 201270335 A EA201270335 A EA 201270335A EA 201270335 A EA201270335 A EA 201270335A EA 023318 B1 EA023318 B1 EA 023318B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- vibration
- tubular element
- absorbing means
- drilling
- tubular
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000009527 percussion Methods 0.000 title claims description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 39
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 20
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 9
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 8
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 claims description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 4
- 239000003190 viscoelastic substance Substances 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 claims description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 abstract description 12
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 3
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- -1 copper-manganese-aluminum Chemical compound 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 2
- 229920002972 Acrylic fiber Polymers 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000004761 kevlar Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910021392 nanocarbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B6/00—Drives for drilling with combined rotary and percussive action
- E21B6/06—Drives for drilling with combined rotary and percussive action the rotation being intermittent, e.g. obtained by ratchet device
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25D—PERCUSSIVE TOOLS
- B25D17/00—Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
- B25D17/11—Arrangements of noise-damping means
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
- E21B17/02—Couplings; joints
- E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
- E21B17/07—Telescoping joints for varying drill string lengths; Shock absorbers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Устройства (2;18) для бурильной колонны для бурения с верхним ударником и бурения с погружаемым пневмоударником для установки между буровой установкой и буровым долотом, включающие в себя трубчатый элемент (3; 19), приспособленный для передачи только вращения с буровой установки на буровое долото. Вибропоглощающее средство (12) расположено в контакте по меньшей мере с частью внутренней поверхности (11') трубчатого элемента в полости (41), образованной внутренней поверхностью (11'). Изобретение также касается оборудования для бурения горных пород.
Description
Настоящее изобретение касается устройств для борьбы с шумом во время ударного бурения. Предпосылки создания изобретения
Оборудование для бурения горных пород создает шум высокого уровня. Специфический для оборудования такого типа шум исходит при ударном бурении, с одной стороны, как от бурильной машины с верхним ударником, так и бурильной машины с погружаемым пневмоударником, и с другой стороны, от компонентов бурильной колонны. Во время ударного бурения наиболее значительным источником создания шума являются изгибные колебания в штанговых элементах, ударных штангах, обусловленные их мгновенным изгибом, вызываемым ударами. При этом изгиб, в общем, создается буровым долотом, при ударе встречающим неровный противостоящий ему грунт.
Когда ударная волна или волна возмущения от ударника достигает бурового долота, возникает изгибающий момент, поскольку буровое долото встречает различное сопротивление на различных участках своего торца.
Общим для оборудования данных видов является предъявляемые к ним строгие ограничения, касающиеся уровня производимого шума, применяемые в сочетании с другими работами.
Для ограничения шума, производимого буровыми установками и связанными с ними компонентами, среди прочего, предложена изоляция ударной бурильной машины и бурильной колонны от окружающей среды шумопоглощающими кожухами. Данное решение, вместе с тем, имеет ряд недостатков, таких как дополнительные затраты и уменьшение гибкости во время бурения.
Дополнительно оператор должен быть отгорожен от компонентов, что ухудшает возможности контроля при эксплуатации.
Другое решение, которое было испытано, заключается в оснащении элементов бурильной колонны фрикционными кольцами, которые обеспечивают ограниченный эффект и которые трудно сохранять в нужном положении.
Для уменьшения шума от бурильных колонн предложены решения по изменению конструктивного исполнения входящих в состав элементов, например с уменьшением допусков так, что изгибные колебания должны быть устранены или, по меньшей мере, уменьшены.
Указанные решения были раскрыты, например, в Ιηί. ί. Коек Месй. §ск & Оеотесй. ЛЙ81г. νοί. 16, διά. 363-376; Регдатоп Рге88 ЫФ 1979, ОВ; 1п\'е8ЙдаОоп оГ Ыо18е апФ УФгайоп ίη Регси88ке Ότίίί КоФ8, 1п1ег-по18е 1986 ίιιίν. 21-23 СатйпФде И8; Сопсепйзс ФгШ 81ее18 Гог по18е геФисйоп оГ регси88юп Фгййпд, (81ет, ЛЦое), патентах США № 3926265, 4168754, 4591009, 6427782В2 и заявках на патент США № 7210555В2 и 2005/0279565А1.
Цель и наиболее важные признаки изобретения
Целью настоящего изобретения является, по меньшей мере, ослабление недостатков известных решений и создание устройств, уменьшающих шум, производимый бурильной колонной.
Данная цель в отношении бурильной колонны достигается устройствами согласно соответствующей преамбуле соответствующих независимых пунктов формулы изобретения, в которых вибропоглощающее средство расположено в контакте с, по меньшей мере, частью внутренней поверхности трубчатого элемента в полости, образованной внутренней поверхностью трубчатого элемента.
Согласно первому аспекту изобретения создано устройство для применения с бурильной машиной с верхним ударником. Согласно второму аспекту изобретения создано устройство для применения с бурильной машиной с погружаемым пневмоударником. В обоих вариантах трубчатый элемент передает только вращение. В варианте с бурильной машиной с верхним ударником ударная нагрузка передается на буровое долото передающими ударные импульсы штанговыми элементами, установленными внутри трубчатых элементов. В варианте с бурильной машиной с погружаемым пневмоударником ударная нагрузка передается на буровое долото непосредственно от данной бурильной машины с погружаемым пневмоударником.
Изобретение обеспечивает возможность уменьшения создания шума бурильной колонной до допустимых уровней без заключения в кожух бурильной колонны или выполнения мероприятий, влияющих на производство работ.
Разгрузка структур, в общем, обусловлена энергией, поглощенной материалом при гистерезисе, что приводит к потерям в самих материалах и возможному скольжению в соединениях, приводящему к потерям на трение между материалами.
Согласно изобретению, вибропоглощающее средство может быть расположено в контакте с, по меньшей мере, частью упомянутой внутренней поверхности. При этом предполагается, что средство примыкает изнутри, и вся боковая поверхность не обязательно закрывается или примыкает к вибропоглощающему средству. Также предпочтительно по причинам износа размещение вибропоглощающего средства примыкающим к внутренней поверхности в упомянутой полости, поскольку при этом уменьшается риск повреждения средства в процессе работы.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения вибропоглощающее средство изготовлено из вибропоглощающего материала, который нанесен в виде слоя на, по меньшей мере, части внутренней поверхности. Эффект от этого состоит в том, что создающие шум вибрации передаются в материал и
- 1 023318 преобразуются в нем в тепло. Создаваемое тепло можно затем отводить с помощью промывочной текучей среды, проходящей через компонент бурильной колонны. При этом подходящим материалом является любой, выбранный из группы, состоящей из вязкоупругих материалов, включающих в себя аморфные материалы, и материалы, имеющие аморфные компоненты, а в остальном являющихся кристаллическими, и композитных материалов с металлической матрицей и с частицами материала, более твердого, чем материал матрицы.
Для улучшения характеристик износа, по меньшей мере, в некоторых вариантах применения и для некоторых материалов соответствующая сторона поверхности вибропоглощающего средства, обращенная от трубчатого элемента, снабжена армирующим износостойким слоем.
В дополнительном предпочтительном варианте осуществления изобретения вибропоглощающее средство сконструировано в виде удлиненной втулки, вставленной в полость и прилегающей к, по меньшей мере, части внутренней поверхности трубчатого элемента.
Удлиненная втулка, предпочтительно имеет, по меньшей мере, один проходящий аксиально сквозной канал для обеспечения потока текучей среды между буровой установкой и буровым долотом.
Устройство согласно первому аспекту изобретения является устройством для передачи воздействия от буровой установки с верхним ударником к буровому долоту для ударного бурения и включает в себя по меньшей мере один штанговый элемент, проходящий вдоль продольной оси для передачи ударного импульса от машины ударного бурения на буровое долото, при этом трубчатый элемент концентрически окружает штанговый элемент и ограничен внутри наружной поверхностью штангового элемента.
Изобретение имеет предпочтительный эффект в компонентах бурильной колонны, выполненных согласно данному принципу, при этом ударные штанги без резьбы наращиваются конец к концу внутри свинченных трубчатых элементов и используются только для передачи ударной энергии и силы подачи, а трубчатые элементы только передают вращение. Изделиям, выполненным согласно данному принципу, дано название ΟΘΡΚΌΌ.
При внедрении данной системы прогнозировали, что создание шума бурильной колонной должно быть значительно уменьшено вследствие экранирующего действия бурильной трубы. Поскольку было обнаружено, что шум достаточно не уменьшен в данной системе, настоящее изобретение обеспечивает предпочтительным способом уменьшение шума в данном типе оборудования.
Устройство согласно второму аспекту изобретения является устройством для передачи воздействия от буровой установки к бурильной машине с погружаемым пневмоударником.
Проблемой компонентов бурильной колонны для бурения с погружаемым пневмоударником также является создание шума, и поэтому компоненты бурильной колонны для данного типа оборудования также включены в состав настоящего изобретения. Здесь шум имеет несколько другой вид, чем в варианте оборудования с верхним ударником, но также в таких вариантах уменьшение шума может иметь большое значение. В вариантах выполнения изобретение относится к трубчатым элементам, расположенным между буровой установкой и бурильной машиной с погружаемым пневмоударником/буровым долотом.
Изобретение также относится к оборудованию для бурения горных пород, содержащему буровую установку и по меньшей мере одно вышеуказанное устройство, в котором достигают соответствующие преимущества.
Дополнительные признаки и преимущества изобретения дополнительно указаны в зависимых пунктах формулы изобретения и разъяснены в следующем описании.
Краткое описание чертежей
Изобретение описано ниже более подробно на примере вариантов осуществления и со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показано следующее.
На фиг. 1 показаны в продольном сечении и частично разобранные компоненты бурильной колонны согласно изобретению в первом варианте осуществления.
На фиг. 2 показаны компоненты бурильной колонны, частично в продольном сечении и частично разобранные, во втором варианте осуществления.
На фиг. 3 и 4 показана часть компонента бурильной колонны, по существу, согласно фиг. 1 в увеличенном масштабе в поперечном сечении (сечение III на фиг. 4) и в продольном сечении (сечение IV на фиг. 3) соответственно.
На фиг. 5 показана часть дополнительного альтернативного компонента бурильной колонны согласно изобретению.
Описание вариантов осуществления
На фиг. 1 показана часть бурильной колонны 1, включающей в себя компонент 2 бурильной колонны согласно изобретению, который содержит трубчатый элемент 3 для передачи вращения от буровой установки на буровое долото. На первом верхнем конце компонент 2 бурильной колонны имеет первый верхний соединительный участок 4, имеющий первую резьбу 5 для соединения, например, с дополнительным компонентом бурильной колонны или любым другим соответствующим компонентом. Дополнительно, первый соединительный участок имеет направляющую втулку 6а для направления штангового элемента 10 в форме ударной штанги для передачи ударных импульсов.
- 2 023318
На своем втором нижнем конце компонент 2 бурильной колонны имеет нижний второй соединительный участок 7, включающий в себя вторую резьбу для соединения с фиксирующей штангу втулкой 14, которая резьбовым соединением 9 свинчена с нижним концом трубчатого элемента. Фиксирующая штангу втулка 14 действует как аксиальный фиксатор для штангового элемента 10 для предотвращения его выпадения из трубчатого элемента во время манипуляций с трубами. Фиксирующая штангу втулка 14 также поддерживает направляющую втулку 6Ь для штангового элемента. Фиксирующая штангу втулка 14 имеет дополнительную резьбу 8 для соединения с дополнительным компонентом бурильной колонны или любым другим компонентом, включенным в состав бурильной колонны.
Штанговый элемент 10, представляющий собой ударную штангу, предназначен для передачи ударных импульсов и усилия подачи от буровой установки на буровое долото. Каждый штанговый элемент 10 проходит аксиально внутри соответствующего трубчатого элемента 3 и направляется направляющими вкладышами 6а и Ь. Не исключено включение в состав каждого компонента бурильной колонны нескольких ударных штанг, но это не является предпочтительным.
В собранной бурильной колонне ряд штанговых элементов 10 составлены конец к концу так, что их соответствующие концевые поверхности опираются друг на друга. Какое-либо дополнительное соединение между штанговыми элементами, например резьбовое, в данном варианте осуществления отсутствует, и сборку бурильной колонны обеспечивают трубчатые элементы 3.
Трубчатый элемент 3 имеет внутреннюю поверхность 11, образующую полость 41, в данном варианте осуществления также ограниченную внутри наружной поверхностью 30 штангового элемента 10. В данной полости согласно изобретению установлена вибропоглощающая структура 12, которая в данном варианте осуществления имеет форму удлиненной втулки 12, которая в нормальных условиях не прилегает к наружной поверхности 30 штангового элемента 10, но вместо этого находится на небольшом расстоянии от нее.
Вибропоглощающее средство 12 создает демпфирование, в первую очередь, изгибных колебаний в трубчатом элементе 3 и обеспечивает подавление наведенных и/или вынужденных вибраций в трубчатом элементе. При этом достигается уменьшение шума от бурильной колонны согласно изобретению в сравнении с известными устройствами.
На фиг. 1 кроме компонента 2 бурильной колонны также показаны соединительный элемент 13 для соединения компонента 2 бурильной колонны в зоне буровой установки и блок 15 бурового долота, включающий в себя буровое долото 16. Компоненты 13, 15 и 16 являются компонентами обычного типа.
На фиг. 2 показаны части бурильной колонны 17 бурильной машины 25 с погружаемым пневмоударником с обычным вооружением ударным буровым долотом 26. Компонент 18 бурильной колонны в данном варианте включает в себя трубчатый элемент 19 и первый верхний соединительный участок 20, включающий в себя первую резьбу 21 для соединения с дополнительными компонентами бурильной колонны, соответственно, а также второй нижний соединительный участок 22, включающий в себя вторую резьбу 23 для соединения с дополнительным компонентом бурильной колонны и т.д.
Внутри трубчатого элемента 19 установлено вибропоглощающее средство 12, которое может являться однотипным со средством, описанным выше и показанным на фиг. 1, или являться вибропоглощающим слоем вибропоглощающего материала, пример которого приведен ниже.
На фиг. 3 и 4 показаны в увеличенном масштабе части компонента 2 бурильной колонны фиг. 1, а именно трубчатый элемент 3 с вибропоглощающей структурой 12. В данном варианте вибропоглощающее средство 12 состоит из двух аналогичных половин 12' и 12, которые вместе образуют двухкомпонентную втулку и содержат контактные поверхности 31, проходящие вдоль плоскости Р и параллельно оси компонента бурильной колонны.
Как показано на фиг. 3, показывающей детально сечение фиг. 4, половины 12' и 12 втулки образуют структуру втулки, которая содержит наружную оболочку 32 и внутреннюю оболочку 33, вместе образующие наружную трубчатую конструкцию 32 и внутреннюю трубчатую конструкцию 33, которые, в свою очередь, образуют внутреннюю полость 39, когда половины собраны в готовую втулку.
Проходящие аксиально дистанционные ребра 34, функционируют как дистанционные опоры между наружной и внутренней трубчатыми конструкциями 32 и 33, и вместе ограничивают аксиальные каналы 35 для обеспечения прохода промывочной текучей среды через вибропоглощающее средство 12, когда внутри внутренней поверхности втулки 12 установлен штанговый элемент в форме ударной штанги (см. фиг. 1).
Кроме функционирования в качестве поглощающего вибрацию и шум средства, удлиненная втулка 12 согласно данному варианту осуществления также функционирует как опорная втулка или направляющая труба для находящейся внутри штанги. В результате этого становится возможной модификация компонента 2 бурильной колонны фиг. 1, исключающая центральный направляющий штангу участок предшествующей конструкции, установленный по центру трубчатого элемента 3, согласно данному аспекту изобретения.
Трубчатый элемент 3 можно изготавливать существенно более простым и более экономичным поскольку, как показано на фиг. 4, трубчатый элемент 3 можно производить, сваривая средний длинный трубчатый участок 3 на концах сварными соединениями 37 и 38 с первым и вторым соединительными
- 3 023318 участками 4 и 7 соответственно.
В известном устройстве, напротив, необходимо выполнять центральный участок направления штанги, подлежащий ввариванию по центру трубного участка 36, что влечет за собой дополнительные работы и удорожание конструкции.
Изобретение можно модифицировать в объеме приведенной ниже формулы изобретения. Вибропоглощающее средство можно конструировать иным и, как пример, можно выполнять из звуко/вибропоглощающего материала, наклеиваемого в виде слоя на по меньшей мере часть внутренней поверхности трубчатого элемента.
Одним способом выполнения этого является использование вязкоупругого материала, т.е. аморфного материала, в котором вязкоупругие свойства достигаются в результате диффузии атомов или молекул внутри материала, или использование материалов с аморфными компонентами, в остальном являющихся кристаллическими. Примерами аморфных материалов являются уголь, каучук, лак (на акриловой основе, полиуретановой основе и т.д.), пластик (акриловый пластик, поливинилхлорид, полистирол и т.д.), металлические сплавы (медно-марганцево-алюминиевые сплавы), например инкрумат и т.д.) или т.п. В качестве примеров частично аморфных материалов можно упомянуть полиамид и полиэтилен.
Дополнительно примером способа получения вибропоглощения является использование металлической матрицы, содержащей более твердый материал в форме штанг. При этом твердый материал должен вибрировать на материале матрицы и трансформировать вибрации в тепло. Мягким материалом матрицы может, например, являться железо, никель или медь или другие мягкие материалы, и твердым материалом может являться алмаз, наноуглеродные трубки, кубический нитрид бора, керамика или т.п. материалы.
Что касается демпфирования в целом, энергия должна выходить через разрывы в материале и/или в другой материал, имеющий более высокое демпфирование, через трение между материалами или благодаря применению материала с высоким демпфированием между двумя материалами.
В некоторых демпфирующих материалах, например с вязкоупругими свойствами, материал можно размещать с защитой на одной стороне материала или между двумя более жесткими материалами для управления напряжением от воздушных потоков и т.д. Одним таким примером является армированный волокном пластик, смешанный с вязкоупругими слоями на стали, который может функционировать таким способом, что внутренняя трубка из углеродных волокон, стеклянных волокон, кевлара, металла или т.п. располагается в соединении со стальным покрытием на вибропоглощающей структуре. Композитные материалы часто обеспечивают хорошую стойкость к износу и разрушению.
На фиг. 5 схематично показано сечение компонента бурильной колонны с трубчатым элементом 3 для передачи вращения (не показано) на буровое долото. Вибропоглощающая структура 12, состоящая из материала, выбранного из упомянутых выше групп, прилегает к внутренней поверхности трубчатого элемента 3. Дополнительно, защитный слой 40, согласно описанному выше, нанесен на внутреннюю поверхность вибропоглощающего материала для усиления его стойкости к износу и т.д. согласно описанному выше.
Как также показано на фиг. 3 и 4, подходящая вибропоглощающее средство имеет форму сборной втулки, состоящей из экструдированной или выполненной непрерывным литьем длинной пластиковой направляющей, например из полиэтилена высокой плотности. Не исключено, что втулка состоит только из одного элемента или более двух частей разделены проходящими аксиально и/или радиально перегородками.
Действие шумопоглощения данного аспекта изобретения приводит к передаче вибраций в трубчатых элементах в пластиковый материал во втулке, имеющей такие размеры, что при использовании она прижимается к внутренней поверхности трубчатого элемента, и их демпфированию вследствие более низкого модуля упругости пластика и трансформации в тепло, которое должно отводиться с помощью промывочной текучей среды, проходящей через компонент бурильной колонны. Трение между трубчатым элементом и вибропоглощающим средством в форме втулки может также способствовать демпфированию.
Благодаря вибропоглощающей структуре на трубчатом элементе, который только передает вращение, и в котором буровое долото получает ударные перемещения другим способом, дополнительно обеспечивается необходимость приспособления только к условиям, превалирующим в отношении элементов, не подвергающихся действию ударных нагрузок.
Не исключено применение вибропоглощающего средства согласно изобретению в компонентах бурильной колонны известного типа, а именно, с обычными центральными направляющими согласно описанному выше, при этом в таком варианте вибропоглощающее средство надлежащим способом вставляют с каждой стороны центральных направляющих.
Внутренний диаметр вибропоглощающего средства в форме втулки, показанной на фиг. 3 и 4, адаптирован надлежащим образом так, что втулка должна только входить в контакт с ударной штангой мгновенно и, например, не от расширения пластика при увеличении температуры. Это обеспечивает предотвращение возможного отрицательного влияния на работу устройства. Что касается длины вибропоглощающего средства, она, по существу заполняет всю доступную полость в аксиальном направлении, или
- 4 023318 только часть, или множество отдельных ее частей снабжают вибропоглощающим средством.
Установку вибропоглощающего средства согласно фиг. 3 и 4 выполняют введением частей втулки перед сборкой посредством сварки трением трубчатого элемента. При этом необходимо выдерживать надлежащее расстояние от участков сварки, перемещая структуру от зоны сварки перед началом сварочных работ. Благодаря данному аспекту изобретения можно получать более прямолинейные трубы, поскольку можно использовать более длинные стальные трубы и два центральных стыка со сваркой трением можно исключить. Дополнительно, более прямолинейные трубы обеспечивают в результате меньший износ резьбы и упрощенное изготовление с увеличенной несущей способностью и уменьшенными затратами на станочную обработку. Более прямолинейные трубы также обеспечивают в результате более прямолинейные ударные нагрузки на буровое долото, что, в свою очередь, обеспечивает в результате уменьшенные вибрации с возникновением волны изгиба и уменьшенное производство шума.
В качестве альтернативы устройству, показанному на фиг. 1, в модифицированном варианте осуществления вибропоглощающее средство/слой демпфирования на трубчатых элементах можно комбинировать с тонким слоем демпфирования на штанговых элементах.
Не исключено, что вибропоглощающие средства согласно изобретению могут иметь различные сечения, такие как круглые, закругленные, полигональные и т.д. и иметь различные свойства и размеры на различных частях по отрезкам своей длины.
Все варианты осуществления и различные вибропоглощающие средства, описанные в данном документе, можно применять в бурении с верхним ударником и в бурении с погружаемым пневмоударником.
Claims (18)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Устройство (2) для передачи воздействия от буровой установки с верхним ударником к буровому долоту для ударного бурения и содержащее вибропоглощающее средство (12), отличающееся тем, что оно содержит трубчатый элемент (3), выполненный с возможностью передачи вращения от буровой установки на буровое долото, и по меньшей мере один штанговый элемент (10), размещенный внутри трубчатого элемента (3) и проходящий вдоль его продольной оси для передачи ударного импульса от машины ударного бурения буровой установки с верхним ударником на буровое долото (26), при этом вибропоглощающее средство (12) находится в контакте по меньшей мере с частью внутренней поверхности (11') трубчатого элемента в полости (41), образованной внутренней поверхностью (11') трубчатого элемента.
- 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вибропоглощающее средство (12) изготовлено из вибропоглощающего материала, нанесенного в виде слоя по меньшей мере на части внутренней поверхности (11') трубчатого элемента.
- 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что материал является любым материалом, выбранным из группы, состоящей из вязкоупругих материалов, включающих в себя аморфные материалы и материалы, имеющие аморфные компоненты, а в остальном являющиеся кристаллическими, и композитных материалов с металлической матрицей с частицами материала более твердого, чем материал матрицы.
- 4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что сторона поверхности вибропоглощающего средства (12), обращенная от трубчатого элемента, снабжена армирующим износостойким слоем.
- 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вибропоглощающее средство (12) выполнено в виде удлиненной втулки, введенной в полость и примыкающей по меньшей мере к части внутренней поверхности (11') трубчатого элемента.
- 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что удлиненная втулка имеет по меньшей мере один, проходящий аксиально сквозной канал (35) для обеспечения потока текучей среды между буровой установкой и буровым долотом.
- 7. Устройство по п.5 или 6, отличающееся тем, что удлиненная втулка имеет наружную оболочку (32) и внутреннюю оболочку (33), вместе образующие наружную и внутреннюю трубчатые конструкции, при этом проходящие аксиально дистанционные ребра (34) в форме дистанционных опор расположены между ними.
- 8. Устройство по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что трубчатый элемент (3) концентрически окружает штанговый элемент (10).
- 9. Устройство по любому из пп.5-7 в комбинации с п.8, отличающееся тем, что трубчатый элемент включает в себя трубчатый участок (36) с постоянным сечением по длине, соединенный сваркой (37, 38) с двумя соединительными участками (4, 7) на своих концах.
- 10. Устройство (18) для передачи воздействия от буровой установки к бурильной машине (25), при этом устройство (18) содержит вибропоглощающее средство (12), отличающееся тем, что устройство (18) выполнено с возможностью расположения между буровой установкой и бурильной машиной (25) с погружаемым пневмоударником и содержит трубчатый элемент (19), выполненный с возможностью передачи вращения от буровой установки на бурильную машину (25) с погружаемым пневмоударником, при этом ударные импульсы на буровое долото бурильной машины (25) с погружаемым пневмоударни- 5 023318 ком передаются через указанную бурильную машину (25), при этом вибропоглощающее средство (12) находится в контакте по меньшей мере с частью внутренней поверхности (11') трубчатого элемента в полости (41), образованной внутренней поверхностью (11') трубчатого элемента.
- 11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что вибропоглощающее средство (12) изготовлено из вибропоглощающего материала, нанесенного в виде слоя по меньшей мере на части внутренней поверхности (11') трубчатого элемента.
- 12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что материал является любым материалом, выбранным из группы, состоящей из вязкоупругих материалов, включающих в себя аморфные материалы и материалы, имеющие аморфные компоненты, а в остальном являющиеся кристаллами, и композитных материалов с металлической матрицей с частицами материала более твердого, чем материал матрицы.
- 13. Устройство по п.11 или 12, отличающееся тем, что сторона поверхности вибропоглощающего средства (12), обращенная от трубчатого элемента, снабжена армирующим износостойким слоем.
- 14. Устройство по п.10, отличающееся тем, что вибропоглощающее средство (12) выполнено в виде удлиненной втулки, введенной в полость и примыкающей по меньшей мере к части внутренней поверхности (11') трубчатого элемента.
- 15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что удлиненная втулка имеет по меньшей мере один, проходящий аксиально сквозной канал (35) для обеспечения потока текучей среды между буровой установкой и буровым долотом.
- 16. Устройство по п.14 или 15, отличающееся тем, что удлиненная втулка имеет наружную оболочку (32) и внутреннюю оболочку (33), вместе образующие наружную и внутреннюю трубчатые конструкции, при этом проходящие аксиально дистанционные ребра (34) в форме дистанционных опор расположены между ними.
- 17. Устройство по любому из пп.14-16, отличающееся тем, что трубчатый элемент включает в себя трубчатый участок (36) с постоянным сечением по длине, соединенный сваркой с двумя соединительными участками (4, 7) на своих концах (37, 38).
- 18. Оборудование для бурения горных пород, содержащее буровую установку и по меньшей мере одно устройство по любому из пп.1-17.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0901137A SE534173C2 (sv) | 2009-08-28 | 2009-08-28 | Borrsträngskomponenet med vibrationsdämpande struktur anordnad i anslutning till åtminstone en del av dess insida |
PCT/SE2010/000211 WO2011025431A1 (en) | 2009-08-28 | 2010-08-30 | Drill string component for noise control during percussion drilling |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA201270335A1 EA201270335A1 (ru) | 2012-08-30 |
EA023318B1 true EA023318B1 (ru) | 2016-05-31 |
Family
ID=43628244
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA201270335A EA023318B1 (ru) | 2009-08-28 | 2010-08-30 | Устройство для борьбы с шумом во время ударного бурения |
Country Status (13)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9109397B2 (ru) |
EP (1) | EP2470744B1 (ru) |
CN (1) | CN102597412B (ru) |
AP (1) | AP3254A (ru) |
AU (1) | AU2010287016B2 (ru) |
BR (1) | BR112012003476B1 (ru) |
CA (1) | CA2769227C (ru) |
CL (1) | CL2012000517A1 (ru) |
EA (1) | EA023318B1 (ru) |
MY (1) | MY164412A (ru) |
SE (1) | SE534173C2 (ru) |
WO (1) | WO2011025431A1 (ru) |
ZA (1) | ZA201200495B (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU185520U1 (ru) * | 2018-04-24 | 2018-12-07 | Владимир Васильевич Галайко | Молоток отбойный пневматический |
RU190688U1 (ru) * | 2019-05-20 | 2019-07-09 | Владимир Васильевич Галайко | Электрический ручной молоток ударного действия |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104389530B (zh) * | 2014-11-19 | 2016-06-15 | 彭振 | 一种低噪音控制的环保型钻杆 |
CN104832103A (zh) * | 2015-05-19 | 2015-08-12 | 中国水利水电第十工程局有限公司 | 渐进钻入式多头切割钻孔装置 |
CN104847273B (zh) * | 2015-05-19 | 2017-08-29 | 中国水利水电第十工程局有限公司 | 多层切割的半球状钻头及具有该钻头的钻孔工具 |
CN104895487B (zh) * | 2015-06-17 | 2017-09-26 | 广西恒日科技有限公司 | 复合式钻机 |
SE541084C2 (en) * | 2015-12-03 | 2019-04-02 | Driconeq Production Ab | Drill pipe and drill string |
US10844672B2 (en) * | 2017-05-19 | 2020-11-24 | Mitchell Z. Dziekonski | Vibration reducing drill string system and method |
RU202259U1 (ru) * | 2020-10-14 | 2021-02-09 | Владимир Васильевич Галайко | Молоток отбойный пневматический |
RU210643U1 (ru) * | 2020-11-05 | 2022-04-25 | Общество с ограниченной ответственностью Управляющая Компания «Традиция» | Гидромолот |
WO2022098260A1 (ru) * | 2020-11-05 | 2022-05-12 | Общество С Ограниченной Ответственностью Управляющая Компания "Традиция" | Гидромолот |
TWI741872B (zh) * | 2020-11-10 | 2021-10-01 | 唐州工業股份有限公司 | 具有退釘功能之工具 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3819168A (en) * | 1972-06-07 | 1974-06-25 | Allied Chem | Drill shaft |
US3926265A (en) * | 1974-06-10 | 1975-12-16 | Hydroacoustic Inc | Drill steel for percussive drilling devices |
US3971447A (en) * | 1973-12-03 | 1976-07-27 | Sandvik Aktiebolag | Drill rod for percussion drilling |
DE2602021A1 (de) * | 1976-01-21 | 1977-07-28 | Ruhrkohle Ag | Schallgedaempfte bohrausruestung zur herstellung von sprengschuessen, insbesondere fuer den untertageberg- und -tunnelbau |
US4296830A (en) * | 1978-07-12 | 1981-10-27 | Fagersta A.B. | Product provided with sound damping element |
DE3238253A1 (de) * | 1981-11-20 | 1983-05-26 | SIG Schweizerische Industrie-Gesellschaft, 8212 Neuhausen am Rheinfall | Schallgedaemmtes gestaenge fuer gezaehe |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3774731A (en) * | 1972-09-19 | 1973-11-27 | Varty W | Vibration damper |
US3842942A (en) | 1973-10-01 | 1974-10-22 | Us Interior | Constrained layer damper and noise suppressor for a rock drill steel |
SE418063B (sv) | 1976-05-07 | 1981-05-04 | Atlas Copco Ab | Svengningsdempningsanordning vid staende verktyg |
CA1101832A (en) * | 1979-09-24 | 1981-05-26 | Delta Oil Tools Ltd. | Shock absorbing apparatus for drill string |
FR2553697B1 (fr) | 1983-10-24 | 1986-03-14 | Charbonnages De France | Dispositif d'insonorisation d'un fleuret de foration |
SE466318B (sv) | 1989-03-07 | 1992-01-27 | Atlas Copco Constr & Mining | Bussningsanordning vid bergborrningsverktyg innefattande en central staangsats och omgivande roer |
US5372548A (en) * | 1990-03-23 | 1994-12-13 | Wohlfeld; William I. | Longitudinal and rotary shock absorber for rotary and percussion drill bits |
SE467419B (sv) * | 1990-11-14 | 1992-07-13 | Uniroc Ab | Borrstraengkomponent |
US6427782B2 (en) | 1995-06-07 | 2002-08-06 | The William J. Brady Loving Trust | Noise suppression drilling system |
SE524153C2 (sv) * | 2001-12-21 | 2004-07-06 | Atlas Copco Secoroc Ab | Medbringare till sänkborrhammare utförd i material mjukare än materialet i skaftet |
US7997380B2 (en) | 2004-06-22 | 2011-08-16 | Halliburton Energy Services, Inc. | Low frequency acoustic attenuator |
US7210555B2 (en) | 2004-06-30 | 2007-05-01 | Halliburton Energy Services, Inc. | Low frequency acoustic attenuator for use in downhole applications |
CN201110137Y (zh) * | 2007-12-14 | 2008-09-03 | 赵景军 | 金属橡胶双向钻井减振器 |
CN101265786B (zh) * | 2008-04-24 | 2012-04-25 | 西南石油大学 | 一种气体钻井携岩工具 |
-
2009
- 2009-08-28 SE SE0901137A patent/SE534173C2/sv unknown
-
2010
- 2010-08-30 EP EP10812391.0A patent/EP2470744B1/en active Active
- 2010-08-30 EA EA201270335A patent/EA023318B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2010-08-30 CA CA2769227A patent/CA2769227C/en active Active
- 2010-08-30 AP AP2012006171A patent/AP3254A/xx active
- 2010-08-30 BR BR112012003476-6A patent/BR112012003476B1/pt active IP Right Grant
- 2010-08-30 MY MYPI2012000754A patent/MY164412A/en unknown
- 2010-08-30 AU AU2010287016A patent/AU2010287016B2/en active Active
- 2010-08-30 CN CN201080038094.1A patent/CN102597412B/zh active Active
- 2010-08-30 WO PCT/SE2010/000211 patent/WO2011025431A1/en active Application Filing
- 2010-08-30 US US13/261,180 patent/US9109397B2/en active Active
-
2012
- 2012-01-20 ZA ZA2012/00495A patent/ZA201200495B/en unknown
- 2012-02-28 CL CL2012000517A patent/CL2012000517A1/es unknown
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3819168A (en) * | 1972-06-07 | 1974-06-25 | Allied Chem | Drill shaft |
US3971447A (en) * | 1973-12-03 | 1976-07-27 | Sandvik Aktiebolag | Drill rod for percussion drilling |
US3926265A (en) * | 1974-06-10 | 1975-12-16 | Hydroacoustic Inc | Drill steel for percussive drilling devices |
DE2602021A1 (de) * | 1976-01-21 | 1977-07-28 | Ruhrkohle Ag | Schallgedaempfte bohrausruestung zur herstellung von sprengschuessen, insbesondere fuer den untertageberg- und -tunnelbau |
US4296830A (en) * | 1978-07-12 | 1981-10-27 | Fagersta A.B. | Product provided with sound damping element |
DE3238253A1 (de) * | 1981-11-20 | 1983-05-26 | SIG Schweizerische Industrie-Gesellschaft, 8212 Neuhausen am Rheinfall | Schallgedaemmtes gestaenge fuer gezaehe |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU185520U1 (ru) * | 2018-04-24 | 2018-12-07 | Владимир Васильевич Галайко | Молоток отбойный пневматический |
RU190688U1 (ru) * | 2019-05-20 | 2019-07-09 | Владимир Васильевич Галайко | Электрический ручной молоток ударного действия |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE0901137A1 (sv) | 2011-03-01 |
WO2011025431A1 (en) | 2011-03-03 |
EP2470744A4 (en) | 2017-01-18 |
US20120138367A1 (en) | 2012-06-07 |
SE534173C2 (sv) | 2011-05-17 |
AP3254A (en) | 2015-05-31 |
CL2012000517A1 (es) | 2012-08-31 |
AU2010287016A1 (en) | 2012-03-15 |
ZA201200495B (en) | 2013-03-27 |
CN102597412A (zh) | 2012-07-18 |
EP2470744B1 (en) | 2018-05-02 |
EP2470744A1 (en) | 2012-07-04 |
AU2010287016B2 (en) | 2015-08-06 |
EA201270335A1 (ru) | 2012-08-30 |
CA2769227C (en) | 2017-11-21 |
CN102597412B (zh) | 2016-08-03 |
US9109397B2 (en) | 2015-08-18 |
BR112012003476A2 (pt) | 2016-03-01 |
AP2012006171A0 (en) | 2012-04-30 |
CA2769227A1 (en) | 2011-03-03 |
MY164412A (en) | 2017-12-15 |
BR112012003476B1 (pt) | 2019-04-09 |
WO2011025431A8 (en) | 2012-02-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EA023318B1 (ru) | Устройство для борьбы с шумом во время ударного бурения | |
US3926265A (en) | Drill steel for percussive drilling devices | |
RU2401933C1 (ru) | Способы и устройства для подавления вибраций буровой колонны | |
TWI354055B (en) | Drill-string shock absorbers | |
CN105909177A (zh) | 振扭复合冲击提速钻头 | |
CN1759228A (zh) | 钻进组件和方法 | |
US20070235224A1 (en) | Drill pipe with vibration dampening liner | |
WO2017106479A1 (en) | Force stacking assembly for use with a subterranean excavating system | |
CN101981269A (zh) | 钻孔单元、用于开槽的方法以及开槽装置 | |
NO318218B1 (no) | Styrt boresystem med stotdemper | |
US10844672B2 (en) | Vibration reducing drill string system and method | |
US20060000643A1 (en) | Top drive torsional baffle apparatus and method | |
RU2364698C1 (ru) | Устройство и способ для роторно-шпиндельного бурения скважин | |
EP2578795A1 (en) | Damper unit and drill string system comprising such a damper unit | |
OA19007A (en) | Pipe deployment trailer | |
OA20232A (en) | Drill String Component for Noise Control During Percussion Drilling. | |
ATE503075T1 (de) | Vorrrichtung zum schlag- bzw. drehschlagbohren in gesteinsmaterial | |
US20140182946A1 (en) | Engineered materials for drill rod applications | |
CN211623350U (zh) | 一种矿场机械用钻头减震结构 | |
AU2020200965B2 (en) | Ground drilling device, method for making a ground drilling device, method for maintaining a ground drilling device, and use of a ground drilling device | |
RU2440478C1 (ru) | Компоновка низа бурильной колонны | |
RU2186191C2 (ru) | Расширитель горизонтальных скважин | |
Maitra et al. | How Does Flow Rate Affect Drillstring Vibrations? Experimental Investigation | |
Wiśniowski | New drilling methods for the conductor casing operations | |
RU2167256C1 (ru) | Устройство для стабилизации отклонителя |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KG MD TJ TM |
|
TC4A | Change in name of a patent proprietor in a eurasian patent |