RU1806257C

RU1806257C - Damper of longitudinal vibrations

Info

Publication number: RU1806257C
Application number: SU884446079A
Authority: RU
Inventors: Альфред Шамсунович Янтурин; Шамиль Хурматович Хамзин; Марат Давлетович Валеев; Рамиль Акрамович Мамлеев; Рустем Закиевич Ахмадишин
Original assignee: Башкирский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности
Priority date: 1988-06-21
Filing date: 1988-06-21
Publication date: 1993-03-30

Abstract

Использование: гашение продольных вибраций низа бурильной колонны за счет избирательного демпфировани высокоамплитудных низкочастотных колебаний. Сущность изобретени : демпфер продольных колебаний включает корпус, подвижный относительно последнего в осевом направлении полый вал, св занный с корпусом Изобретение относитс к области бурени нефт ных и газовых скважин, а именно к забойному оборудованию, предназначенному дл гашени продольных вибраций низа бурильной колонны. Целью изобретени вл етс повышение эффективности и надежности работы за счет избирательного демпфировани высокоамплитудных низкочастотных колебаний. На фиг. 1 изображен общий вид демпфера продольных колебаний в разрезе; на фиг. шлицевым соедилением и размещенный между корпусом и валом гидродинамический демпфирующий узел с регул тором динамического демпфировани , выполненный с целью преобразовани механической энергии колебаний долота в тепловую за счет трени жидкости в калиброванных отверсти х и кольцевых каналах в виде закрепленных на корпусе друг под другом цилиндров и расположенных в их полости, св занных с валом поршней, образующих с цилиндрами надпоршневые и подпоршне- вые полости, св занные каналами соответственно с затрубным пространством и внутритрубной полостью. Регул тор гидродинамического демпфировани выполнен в виде телескопически подвижных относительно друг друга в осевом направлении внутренней и наружной втулок, жестко св занных одним концом соответственно с валом и корпусом. Наружна втулка в средней части имеет отверсти и кольцевую проточку на внутренней поверхности, а внутренн втулка имеет расположенные, на разной высоте калиброванные отверсти различного диаметра. 3 ил. 2 и 3 - соответственно сечени А-А и Б-Б на фиг. 1. Демпфер содержит корпус 1 и вал 2, между которыми во внутренней кольцевой цилиндрической полости размещен гидродинамический демпфирующий узел, состо щий из последовательно установленных и жестко закрепленных на валу 2 поршней 3 и из сочлененных с-ними цилиндров 4, аналогично закрепленных в корпусе 1. Как вариант , поршни 3 могут быть заменены Ј iOD IS к ел Si CJUsage: damping longitudinal vibrations of the bottom of the drill string due to the selective damping of high-amplitude low-frequency vibrations. SUMMARY OF THE INVENTION: A longitudinal vibration damper includes a housing, axially movable hollow shaft associated with the housing. The invention relates to the field of drilling oil and gas wells, namely, downhole equipment for damping longitudinal vibrations of the bottom of a drill string. The aim of the invention is to increase the efficiency and reliability due to the selective damping of high-amplitude low-frequency oscillations. In FIG. 1 shows a sectional view of a longitudinal vibration damper; in FIG. a spline connection and a hydrodynamic damping unit located between the housing and the shaft with a dynamic damping regulator designed to convert the mechanical energy of the vibrations of the bit into heat due to friction of the fluid in calibrated holes and ring channels in the form of cylinders mounted on the housing under each other and located in their cavities associated with the piston shaft, forming supra-piston and under-piston cavities with cylinders, connected by channels with the annulus respectively intratubal cavity. The hydrodynamic damping controller is made in the form of telescopically movable relative to each other in the axial direction of the inner and outer bushings, rigidly connected at one end, respectively, with the shaft and the housing. The outer sleeve in the middle part has openings and an annular groove on the inner surface, and the inner sleeve has calibrated holes of different diameters located at different heights. 3 ill. 2 and 3 are, respectively, sections AA and BB in FIG. 1. The damper comprises a housing 1 and a shaft 2, between which in the inner annular cylindrical cavity there is a hydrodynamic damping assembly, consisting of pistons 3 mounted in series and rigidly fixed to the shaft 2 and from cylinders 4 connected to them, similarly fixed in the housing 1. Alternatively, pistons 3 can be replaced Ј iOD IS to eat Si CJ

Description

кольцевыми мембранами. Дл предотвращени проворачивани друг относительно друга корпус 1 и вал 2 сочленены между собой с помощью шлицевого соединени . Полости 5 и 6 над и под поршн ми 3 через калиброванные отверсти и кольцевые цилиндрические каналы сообщены, соответственно, с затруб- ным кольцевым пространством и с внутри- трубной полостью.annular membranes. In order to prevent rotation relative to each other, the housing 1 and the shaft 2 are joined together by means of a splined joint. The cavities 5 and 6 above and below the pistons 3 through calibrated holes and annular cylindrical channels are connected, respectively, with the annular annular space and with the intra-tube cavity.

Внутренн кольцева полость 7 между валом 2 и корпусом 1 в зоне под самым нижним поршнем и внутритрубна полость дополнительно разобщены между собой регул тором гидродинамического демпфировани , выполненным в виде жестко св занной с корпусом 1 втулки 8 с кольцевой полостью переменного поперечного сечени (переменного гидравлического сопротивлени ), сообщенной с полостью 7 радиальными отверсти ми и продольно скольз щей относительно втулки 8 и жестко св занной с валом 2 втулки 9 с радиальными калиброванными отверсти ми 10, продольно смещенными друг относительно друга и полностью сообщенными в статическом состо нии с кольцевой полостью втулки 8.The inner annular cavity 7 between the shaft 2 and the housing 1 in the area below the lowest piston and the in-tube cavity are additionally disconnected from each other by a hydrodynamic damping regulator made in the form of a sleeve 8 rigidly connected to the housing 1 with an annular cavity of variable cross section (variable hydraulic resistance) connected with the cavity 7 by radial holes and longitudinally sliding relative to the sleeve 8 and rigidly connected with the shaft 2 of the sleeve 9 with radial calibrated holes 10, is longitudinally displaced connected relative to each other and fully communicated in a static state with the annular cavity of the sleeve 8.

Демпфер работает следующим образом .Damper works as follows.

При продольных колебани х корпус 1 перемещаетс относительно вала 2. При этом, в зависимости от направлени переменного движени , жидкость из полости 6 будет выдавливатьс через калиброванные отверсти и каналы в полость 7, а затем - во внутритрубное пространство, или же из полости 5 - в затрубное кольцевое. В результате механическа энерги колебаний будет преобразовыватьс в тепловую за счет трени жидкости в калиброванных отверсти х и кольцевых каналах с высоким гидравлическим сопротивлением, т. е. будет происходить демпфирование энергии продольных колебаний. С увеличением амплитуды колебаний (виброперемещений) все больша часть размещенных на втулке 9 калиброванных отверстий 10 будет периодически перекрыватьс втулкой 8, что приводит к увеличению гидравлического сопротивлени и, соответственно, степени демпфировани . Таким образом втулки 8 и 9 выполн ют роль простейшего механизмаWith longitudinal vibrations, the housing 1 moves relative to the shaft 2. In this case, depending on the direction of the alternating movement, the fluid from the cavity 6 will be squeezed out through the calibrated holes and channels into the cavity 7, and then into the in-pipe space, or from the cavity 5 into annular annular. As a result, the mechanical vibrational energy will be converted into thermal energy due to friction of the fluid in the calibrated holes and ring channels with high hydraulic resistance, i.e., damping of the energy of longitudinal vibrations will occur. With an increase in the amplitude of vibrations (vibration displacements), an increasing part of the calibrated holes 10 located on the sleeve 9 will be periodically blocked by the sleeve 8, which leads to an increase in hydraulic resistance and, accordingly, damping degree. Thus, the bushings 8 and 9 act as the simplest mechanism

обратной св зи, регулиру степень демпфировани в зависимости от амплитуды колебаний . Это дает возможность производить избирательное демпфирование, т. е., гаситьfeedback, adjusting the degree of damping depending on the amplitude of the vibrations. This makes it possible to produce selective damping, i.e., to suppress

низкочастотные высокоамплитудные так называемые грунтовые колебани долота, не затрагива , при этом, низкоамплитудные высокочастотные зубцовые колебани , необходимые дл эффективного разрушени low-frequency high-amplitude so-called ground oscillations of the bit, without affecting, at the same time, low-amplitude high-frequency tooth vibrations necessary for effective destruction

породы. Дл снижени интенсивности износа трущихс поверхностей внутренн полость демпфера заполн етс консистентной смазкой . Сменой втулок 8 и 9 с различным количеством и размерами отверстий подбираютbreed. In order to reduce the wear rate of the friction surfaces, the internal cavity of the damper is filled with grease. Change sleeves 8 and 9 with different numbers and sizes of holes are selected

требуемую степень демпфировани . Мен количество рабочих пар поршень - цилиндр , варьируют эффективностью виброгашени в зависимости от величины статической нагрузки на забой и других факторов .required degree of damping. The number of working pairs of the piston - cylinder varies with the efficiency of the vibration damper, depending on the magnitude of the static load on the face and other factors.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A damper for longitudinal vibrations, comprising a housing axially hollow relative to the latter

a shaft connected to the housing by a spline connection and located between the housing and the shaft, a hydrodynamic damping unit with a dynamic damping controller, characterized in that

in order to increase the efficiency and reliability of operation due to the selective damping of high-amplitude low-frequency oscillations, the hydrodynamic damping unit is made in the form of cylinders fixed on the housing under each other and located in their cavities, connected to the piston shaft, forming over-piston and under-piston cavities with the cylinders moreover, the latter are hydraulically connected respectively to the annulus and the tube cavity, and the hydrodynamic damping controller is made in the form of a telescope Manually installed indoor and outdoor

bushings rigidly connected at one end, respectively, with the shaft and the housing, the outer sleeve in the middle part having holes and an annular groove on the inner surface, and the inner sleeve has

calibrated holes of various diameters located at different heights.

Figure 1