RU200883U1 - BOREHOLE SWIVEL - Google Patents

BOREHOLE SWIVEL Download PDF

Info

Publication number
RU200883U1
RU200883U1 RU2020127383U RU2020127383U RU200883U1 RU 200883 U1 RU200883 U1 RU 200883U1 RU 2020127383 U RU2020127383 U RU 2020127383U RU 2020127383 U RU2020127383 U RU 2020127383U RU 200883 U1 RU200883 U1 RU 200883U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bearing
core
support
possibility
piston
Prior art date
Application number
RU2020127383U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лан Симпсон Деррен
Original Assignee
Лан Симпсон Деррен
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Лан Симпсон Деррен filed Critical Лан Симпсон Деррен
Priority to RU2020127383U priority Critical patent/RU200883U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU200883U1 publication Critical patent/RU200883U1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02Couplings; joints
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02Couplings; joints
    • E21B17/04Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/046Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like with ribs, pins, or jaws, and complementary grooves or the like, e.g. bayonet catches

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована при бурении наклонных и горизонтальных скважин. Скважинный вертлюг состоит из верхнего и нижнего сердечников, соединенных друг другом с возможностью вращения. На верхнем сердечнике без возможности взаимного вращения установлена опора с выполненными снизу внутренними шлицами. Нижний сердечник в верхней части жестко соединен с корпусом. Между корпусом и верхним сердечником установлен верхний подшипник, а между корпусом и опорой – нижний подшипник. На верхнем сердечнике под опорой подвижно установлен поршень с выполненными в верхней его части внешними шлицами. Поршень выполнен с возможностью осевого перемещения внутри нижнего сердечника без возможности взаимного вращения. Подшипники выполнены из керамического материала, а верхний подшипник размещен на внешней части инструмента. Достигается технический результат – повышение надежности работы и срока службы скважинного вертлюга за счет конструкции подшипниковой опоры. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.The proposed utility model relates to the oil industry and can be used when drilling directional and horizontal wells. The downhole swivel consists of an upper and a lower mandrel, rotatably connected to each other. On the upper core without the possibility of mutual rotation, there is a support with internal slots made from below. The lower core in the upper part is rigidly connected to the body. The upper bearing is installed between the housing and the upper core, and the lower bearing is installed between the housing and the support. A piston with external slots made in its upper part is movably mounted on the upper core under the support. The piston is made with the possibility of axial movement inside the lower core without the possibility of mutual rotation. The bearings are made of ceramic material and the upper bearing is located on the outside of the tool. The technical result is achieved - increasing the reliability and service life of the downhole swivel due to the design of the bearing support. 2 wp f-ly, 2 dwg

Description

Предлагаемая полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована при бурении наклонных и горизонтальных скважин.The proposed utility model relates to the oil industry and can be used when drilling directional and horizontal wells.

Известен скважинный вертлюг, который включает в себя ствол в виде вала со сквозным отверстием, коническим упорным выступом с установленным на ствол упорным кольцом из антифрикционного материала, выполняющего функцию подшипника скольжения и уплотнения соединения, на одном конце и наружной присоединительной резьбой на другом конце, корпусом в виде втулки с внутренней резьбой на одном конце и наружной резьбой на другом конце, упорным подшипником скольжения, выполненным из антифрикционного материала в виде фигурного кольца с внутренними поверхностями, взаимодействующими со стволом и корпусом, гайкой с внутренней резьбой и конической упорной поверхностью на внутреннем уступе для взаимодействия с упорным кольцом и соединения с корпусом в сборе с упорным подшипником скольжения и стволом с установленным на него упорным кольцом, причем гайка зафиксирована от отвинчивания с корпусом стопорными винтами и уплотнена со стволом и корпусом уплотнительными кольцами (по патенту RU2428556, кл. Е21В 17/05, опубл. 10.09.11).Known borehole swivel, which includes a barrel in the form of a shaft with a through hole, a tapered thrust protrusion mounted on the barrel with a thrust ring made of antifriction material that acts as a sliding bearing and a joint seal, at one end and an external connecting thread at the other end, with a housing in in the form of a sleeve with an internal thread at one end and an external thread at the other end, a thrust sliding bearing made of antifriction material in the form of a figured ring with internal surfaces interacting with the barrel and body, a nut with an internal thread and a tapered thrust surface on the internal shoulder for interaction with a thrust ring and connections to the housing assembly with a thrust sliding bearing and a barrel with a thrust ring installed on it, and the nut is fixed from unscrewing with the housing by locking screws and is sealed with the barrel and the housing by O-rings (according to patent RU2428556, class E21B 17/0 5, publ. 10.09.11).

Недостатком такого решения является невозможность фиксирования корпуса и ствола вертлюга для передачи вращения в скважине.The disadvantage of this solution is the impossibility of fixing the body and the shaft of the swivel to transmit rotation in the well.

Известен поворотный инструмент для использования в стволе скважины, который содержит корпус инструмента и оправку, которая может перемещаться в осевом направлении относительно корпуса инструмента. Инструмент также содержит фиксирующий элемент, подвижный между первым положением, в котором оправка вращательно перемещается относительно корпуса инструмента, и вторым положением, в котором оправка и корпус инструмента вращательно соединены. Запорный элемент выполнен с возможностью перемещения между первым и вторым положениями в ответ на механическую осевую силу и вращательную силу на оправке (по патенту US20200141202, кл. Е21В 31/00, Е21В 17/07, Е21В 43/10, Е21В 17/05, опубл. 07.05.20).Known rotary tool for use in a wellbore, which contains a tool body and a mandrel, which can move in the axial direction relative to the tool body. The tool also includes a locking member movable between a first position in which the mandrel is rotationally movable relative to the tool body and a second position in which the mandrel and the tool body are rotationally connected. The locking element is made with the ability to move between the first and second positions in response to mechanical axial force and rotational force on the mandrel (according to patent US20200141202, class E21B 31/00, E21B 17/07, E21B 43/10, E21B 17/05, publ . 07.05.20).

Недостатком такого решения является то, что подшипниковая опора воспринимает нагрузку только в одном осевом направлении.The disadvantage of this solution is that the bearing arrangement only takes the load in one axial direction.

В качестве прототипа взят поворотный переводник, который включает в себя первое цилиндрическое тело, включая часть втулки, имеющую один или несколько зубьев, и второе цилиндрическое тело, частично расположенное внутри части втулки. Тела расположены так, чтобы вращаться относительно друг друга. Переводник также включает скользящую втулку, имеющую один или несколько зубьев, расположенных во взаимном зацеплении с первыми зубьями, которые могут перемещаться в осевом направлении между расцепленным и зацепленным положениями, в одном варианте осуществления за счет создаваемого в переводнике перепада давления. Кроме того, настоящее изобретение предоставляет способы запуска инструмента, в частности, для установки и подвешивания вкладышей и экранов (по патенту US8191639, кл. Е21В 23/04, опубл. 05.06.12).As a prototype, a rotary sub is taken, which includes a first cylindrical body, including a part of the sleeve having one or more teeth, and a second cylindrical body partially located inside the part of the sleeve. The bodies are positioned to rotate relative to each other. The sub also includes a slide sleeve having one or more teeth intermeshing with the first teeth that can be axially movable between the disengaged and engaged positions, in one embodiment, due to a pressure drop across the sub. In addition, the present invention provides methods for starting the tool, in particular, for installing and hanging bushings and screens (according to patent US8191639, class E21B 23/04, publ. 05.06.12).

Недостатком такого решения является отсутствие возможности смазки подшипника, что может привести к его перегреву и разрушению. Также не раскрыта конструкция и материалы подшипниковой опоры.The disadvantage of this solution is the inability to lubricate the bearing, which can lead to overheating and destruction. Also, the design and materials of the bearing arrangement are not disclosed.

Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в повышении надежности работы и срока службы скважинного вертлюга за счет конструкции подшипниковой опоры.The technical result to be achieved by the proposed utility model is to increase the reliability and service life of the downhole swivel due to the design of the bearing support.

Указанный технический результат достигается тем, что скважинный вертлюг состоит из верхнего и нижнего сердечников, соединенных друг другом с возможностью вращения, на верхнем сердечнике без возможности взаимного вращения установлена опора с выполненными снизу внутренними шлицами, нижний сердечник в верхней части жестко соединен с корпусом, между корпусом и верхним сердечником установлен верхний подшипник, а между корпусом и опорой – нижний подшипник, на верхнем сердечнике под опорой подвижно установлен поршень с выполненными в верхней его части внешними шлицами, поршень выполнен с возможностью осевого перемещения внутри нижнего сердечника без возможности взаимного вращения, и отличается тем, что подшипники выполнены из керамического материала, а верхний подшипник размещен на внешней части инструмента.The specified technical result is achieved in that the downhole swivel consists of upper and lower cores connected to each other for rotation, on the upper core without the possibility of mutual rotation there is a support with internal slots made from below, the lower core in the upper part is rigidly connected to the body, between the body and the upper core is installed the upper bearing, and between the housing and the support - the lower bearing, on the upper core under the support is movably mounted a piston with external splines made in its upper part, the piston is made with the possibility of axial movement inside the lower core without the possibility of mutual rotation, and differs in that that the bearings are made of ceramic material and the upper bearing is located on the outside of the tool.

Кроме того, поршень может быть зафиксирован срезными штифтами.In addition, the piston can be secured with shear pins.

Кроме того, на втулках подшипников могут быть выполнены радиальные пазы.In addition, radial grooves can be made on the bearing bushes.

Предлагаемая полезная модель поясняется следующими чертежами:The proposed utility model is illustrated by the following drawings:

Фиг. 1 – скважинный вертлюг, верхний и нижний сердечники не зафиксированы;FIG. 1 - downhole swivel, the upper and lower cores are not fixed;

Фиг. 2 – скважинный вертлюг, верхний и нижний сердечники зафиксированы.FIG. 2 - downhole swivel, upper and lower cores are fixed.

Скважинный вертлюг (фиг. 1) состоит из верхнего сердечника 1 и нижнего сердечника 2, соединенных друг другом с возможностью вращения. На верхнем сердечнике 1 установлена опора 3 с выполненными снизу внутренними шлицами 4. Опора 3 зафиксирована от вращения на верхнем сердечнике 1 шпонкой 5. Нижний сердечник 2 в верхней части жестко соединен с корпусом 6. Между корпусом 6 и верхним сердечником 1 установлен верхний подшипник 7, состоящий из втулок 8 и 9, закрепленных болтами 10. Между корпусом 6 и опорой 3 установлен нижний подшипник 11, состоящий из втулок 12 и 13, закрепленных болтами 14. На верхнем сердечнике 1 под опорой 3 подвижно установлен поршень 15 с выполненными в верхней его части внешними шлицами 16. Поршень 15 выполнен с возможностью осевого перемещения внутри нижнего сердечника 2 и зафиксирован от вращения шпонками 17. The downhole swivel (Fig. 1) consists of an upper core 1 and a lower core 2, connected to each other for rotation. On the upper core 1 there is a support 3 with internal slots made from below 4. The support 3 is fixed against rotation on the upper core 1 by a key 5. The lower core 2 in the upper part is rigidly connected to the housing 6. Between the housing 6 and the upper core 1 there is an upper bearing 7, consisting of bushings 8 and 9, fastened with bolts 10. Between the housing 6 and the support 3 is a lower bearing 11, consisting of bushings 12 and 13, fastened with bolts 14. On the upper core 1 under the support 3, a piston 15 is movably mounted with external splines 16. The piston 15 is made with the possibility of axial movement inside the lower core 2 and is fixed against rotation by keys 17.

Поршень 15 зафиксирован срезными штифтами 18.Piston 15 is fixed with shear pins 18.

На втулках 8, 9 подшипника 7 и на втулках 12, 13 подшипника 10 выполнены радиальные пазы 19 и 20 соответственно.On the bushings 8, 9 of the bearing 7 and on the bushings 12, 13 of the bearing 10, radial grooves 19 and 20 are made, respectively.

Применение.Application.

В горизонтальных скважинах удаленной досягаемости веса трубы зачастую недостаточно, чтобы преодолеть силы трения при поперечной загрузке и получить сборку для нижнего заканчивания на общей глубине. Чтобы облегчить заведение сборки на общую глубину необходимо преодолеть напряжение трения вращением. Но зачастую невозможно или нежелательно вращать сборку с нижним заканчиванием, чтобы не повредить сложные и чувствительные инструменты. In horizontal wells, the distance reach of the pipe weight is often insufficient to overcome the lateral loading frictional forces and obtain a bottom completion assembly at the total depth. To facilitate driving the assembly to the overall depth, it is necessary to overcome the frictional stress by rotating. But it is often impossible or undesirable to rotate a bottom-ended assembly to avoid damaging complex and delicate instruments.

Вертлюг применяется для спуска бурильной колонны в наклонно-направленные и горизонтальные скважины, когда для спуска необходимо, чтобы нижняя часть под вертлюгом оставалась неподвижной, а верхняя часть вращалась для обеспечения спуска. The swivel is used for running the drill string into directional and horizontal wells when running requires that the lower part under the swivel remains stationary, and the upper part rotates to ensure lowering.

При спуске бурильные трубы, соединенные с верхним сердечником 1 вертлюга, имеют возможность вращаться, в то время как на нижний сердечник 2 с соединенной с ним сборкой будет передаваться минимальный или нулевой крутящий момент.During running, the drill pipes connected to the upper swivel core 1 have the ability to rotate, while minimal or zero torque will be transmitted to the lower core 2 with the assembly connected to it.

Для активации вращения нижней сборки необходимо переместить поршень 15 вверх, создав избыточное давление под ним, при этом штифты 18 срезаются. Внешние шлицы 16 поршня 15 входят в зацепление с внутренними шлицами 4 опоры 3. Благодаря этому обеспечивается жесткая связь верхнего сердечника 1 и нижнего сердечника 2, в результате чего становится возможным передача крутящего момента на нижнюю сборку.To activate the rotation of the lower assembly, it is necessary to move the piston 15 upward, creating an excess pressure under it, while the pins 18 are sheared off. The outer splines 16 of the piston 15 engage with the inner splines 4 of the support 3. This ensures a rigid connection between the upper core 1 and the lower core 2, as a result of which it becomes possible to transmit torque to the lower assembly.

Выполнение подшипников из керамического материала обеспечивает их надежную работу. Преимущества керамических материалов подшипника:Ceramic bearings ensure reliable operation. Advantages of ceramic bearing materials:

низкий коэффициент трения;low coefficient of friction;

высокая механическая прочность на сжатие до 1990 МПа;high mechanical compressive strength up to 1990 MPa;

стойкость к износу/истиранию – твердость по Роквеллу 45Н из 82;wear / abrasion resistance - Rockwell hardness 45H out of 82;

коррозионная стойкость;corrosion resistance;

высокая прочность и ударопрочность;high strength and impact resistance;

низкая теплопроводность, выдерживает температуру до 800°Clow thermal conductivity, can withstand temperatures up to 800 ° C

Размещение основного подшипника на внешней части вертлюга позволяет буровым растворам обеспечить смазку и охлаждение подшипника в ходе работы. Радиальные пазы 19, 20, выполненные во втулках 8, 9, 12, 13, улучшают циркуляцию раствора через подшипники. Это значительно повышает срок службы подшипников, обеспечивая более длительную непрерывную работу вертлюга.Placing the main bearing on the outside of the swivel allows the drilling fluids to lubricate and cool the bearing during operation. Radial grooves 19, 20, made in bushings 8, 9, 12, 13, improve the circulation of the solution through the bearings. This significantly increases bearing life, allowing longer continuous swivel operation.

Таким образом, решения, используемые в полезной модели, повышают надежность работы и срок службы скважинного вертлюга и способствуют достижению технического результата.Thus, the solutions used in the utility model increase the operational reliability and service life of the downhole swivel and contribute to the achievement of the technical result.

Claims (3)

1. Скважинный вертлюг, состоящий из верхнего и нижнего сердечников, соединенных друг другом с возможностью вращения, на верхнем сердечнике без возможности взаимного вращения установлена опора с выполненными снизу внутренними шлицами, нижний сердечник в верхней части жестко соединен с корпусом, между корпусом и верхним сердечником установлен верхний подшипник, а между корпусом и опорой – нижний подшипник, на верхнем сердечнике под опорой подвижно установлен поршень с выполненными в верхней его части внешними шлицами, поршень выполнен с возможностью осевого перемещения внутри нижнего сердечника без возможности взаимного вращения, и отличающийся тем, что подшипники выполнены из керамического материала, а верхний подшипник размещен на внешней части вертлюга.1. Downhole swivel, consisting of upper and lower cores connected to each other with the possibility of rotation, on the upper core without the possibility of mutual rotation, a support with internal slots made from below is installed, the lower core in the upper part is rigidly connected to the body, between the body and the upper core is installed the upper bearing, and between the housing and the support - the lower bearing, a piston with external splines made in its upper part is movably mounted on the upper core under the support, the piston is made with the possibility of axial movement inside the lower core without the possibility of mutual rotation, and characterized in that the bearings are made made of ceramic material, and the upper bearing is located on the outside of the swivel. 2. Скважинный вертлюг по п. 1, отличающийся тем, что поршень зафиксирован срезными штифтами.2. A downhole swivel according to claim 1, characterized in that the piston is fixed with shear pins. 3. Скважинный вертлюг по п. 1, отличающийся тем, что на втулках подшипников выполнены радиальные пазы. 3. A downhole swivel according to claim 1, characterized in that radial grooves are made on the bearing bushings.
RU2020127383U 2020-08-17 2020-08-17 BOREHOLE SWIVEL RU200883U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020127383U RU200883U1 (en) 2020-08-17 2020-08-17 BOREHOLE SWIVEL

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020127383U RU200883U1 (en) 2020-08-17 2020-08-17 BOREHOLE SWIVEL

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU200883U1 true RU200883U1 (en) 2020-11-17

Family

ID=73455976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020127383U RU200883U1 (en) 2020-08-17 2020-08-17 BOREHOLE SWIVEL

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU200883U1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU52076U1 (en) * 2005-10-12 2006-03-10 ООО "Уральский машиностроительный завод" SWIVEL FOR DRILLING RIG
RU2428556C1 (en) * 2010-02-19 2011-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЭРДИ Тулз" Well swivel
US8191639B2 (en) * 2005-04-15 2012-06-05 Tercel Oilfield Products Uk Limited Downhole swivel sub
RU2452839C2 (en) * 2007-12-21 2012-06-10 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Guided drilling system
US20170081927A1 (en) * 2015-09-22 2017-03-23 Odfjell Well Services Norway As Relockable shearing swivel tool apparatus and method
RU174516U1 (en) * 2016-10-14 2017-10-18 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ЭНЕРГИЯ" BORING ROTATING DEVICE
US20200141202A1 (en) * 2016-12-28 2020-05-07 Sudelac Limited Downhole Swivel Tool

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8191639B2 (en) * 2005-04-15 2012-06-05 Tercel Oilfield Products Uk Limited Downhole swivel sub
RU52076U1 (en) * 2005-10-12 2006-03-10 ООО "Уральский машиностроительный завод" SWIVEL FOR DRILLING RIG
RU2452839C2 (en) * 2007-12-21 2012-06-10 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Guided drilling system
RU2428556C1 (en) * 2010-02-19 2011-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЭРДИ Тулз" Well swivel
US20170081927A1 (en) * 2015-09-22 2017-03-23 Odfjell Well Services Norway As Relockable shearing swivel tool apparatus and method
RU174516U1 (en) * 2016-10-14 2017-10-18 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ЭНЕРГИЯ" BORING ROTATING DEVICE
US20200141202A1 (en) * 2016-12-28 2020-05-07 Sudelac Limited Downhole Swivel Tool

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8701797B2 (en) Bearing assembly for downhole motor
US10927612B2 (en) Downhole auxiliary drilling apparatus
CN101440693B (en) High temperature deep well screw drilling tool
US20080122182A1 (en) Progressive cavity pump (pcp) drive head stuffing box with split seal
CN108798503B (en) Screw type circumferential impact drilling tool
CA2822415A1 (en) Mud-lubricated bearing assembly with mechanical seal
BR112013019051B1 (en) BEARING SECTION FOR A MUD ENGINE
US20170356289A1 (en) Rotor Catch Apparatus for Downhole Motor and Method of Use
EP3390849B1 (en) Rotating control device having a partition seal assembly
CN112761546A (en) Drag-reducing and wear-resisting drill string protector
US9500045B2 (en) Reciprocating and rotating section and methods in a drilling system
CN107532452B (en) CV joint for drilling motor and method
CN113685140B (en) Axial oscillation screw drill
US9175516B2 (en) Bearing assembly for downhole motor
RU200883U1 (en) BOREHOLE SWIVEL
RU2347060C1 (en) Estuarine rotary sealer
CN110185385B (en) Double-drill hollow push-pull system for torque self-balancing drilling tool system
US10829993B1 (en) Wear resistant vibration assembly and method
CA2949741C (en) Downhole bearing apparatus and method
EP3201418B1 (en) Drilling tool bearing and drivetrain assembly
CA2931947C (en) Improved bearing assembly for downhole motor having first and second thrust bearings
RU2799683C2 (en) Wear-resistant vibration unit for pressure pulse transmission in the drill string (embodiments)
CN205743756U (en) Needle roller spiral centering device
CN115874916A (en) Controllable rotary screw drill
CA2328636A1 (en) Air drilling system