RU2049905C1

RU2049905C1 - Drill bit shock absorber

Info

Publication number: RU2049905C1
Authority: RU
Inventors: О.В. Воинов; М.Г. Жукова; С.И. Задорожный; Э.П. Кайданов; Ф.Л. Рубин
Original assignee: Жукова Мария Ганифаевна; Задорожный Станислав Иванович
Priority date: 1989-06-22
Filing date: 1989-06-22
Publication date: 1995-12-10

Abstract

FIELD: drilling equipment. SUBSTANCE: disks of flexible member have sockets in form of a part of surface of revolution for accommodation of balls of flexible material. Surface of revolution is made in form of sphere with radius equal to ball radius and socket depth is selected with consideration of ball diameter D_b from relation h/D_b=01 to 0.25. Presence of sockets in disks provides for continuous growth of contact area of ball with disk in the course of deformation of rubber ball with rising axial load. Sockets allow reduction of load exerted on spline unit. EFFECT: higher efficiency of operation due to lineralization of working characteristics of flexible member and unloading of torque transmission unit. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для гашения вибраций и может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин. The invention relates to drilling equipment, and in particular to devices for damping vibrations and can be used when drilling oil and gas wells.

Целью изобретения является повышение эффективности за счет линеаризации рабочей характеристики упругого элемента и разгрузки узла передачи крутящего момента. The aim of the invention is to increase efficiency by linearizing the operating characteristics of the elastic element and unloading the torque transmission unit.

На фиг.1 и 2 изображен буровой наддолотный амортизатор, разрез; на фиг.3 разрез по А-А на фиг.1. In Fig.1 and 2 depicts a bored damping shock absorber, section; figure 3 a section along aa in figure 1.

Буровой наддолотный амортизатор содержит корпус 1, составленный из соединенных резьбой нескольких частей, в нижней части которого установлен переводник 2 для присоединения долота (не показано). В корпусе 1 расположен ступенчатый вал, большая ступень 3 которого имеет шлицы, образующие с ответными шлицами на корпусе 1 шлицевое соединение 4 и замкнутую шлицевую полость 5. Меньшая ступень 6 вала образует с корпусом 1 полость 7 для размещения упругого элемента, выполненного, например, в виде двойных рядов упругих, например, резиновых шаров 8, расположенных между дисками 9, закрепленными в корпусе 1, и дисками 10, закрепленными на валу. Закрепление дисков 9 осуществляется путем зажатия их между втулками 11 с помощью переводника 2, а закрепление дисков 10 путем зажатия их между втулками 12 с помощью гайки 13. The above-bore shock absorber comprises a housing 1 composed of several parts connected by a thread, in the lower part of which a sub 2 is installed for attaching a bit (not shown). A stepped shaft is located in the housing 1, the large step 3 of which has slots, forming a splined connection 4 and a closed spline cavity 5 with the return slots on the housing 1. The smaller shaft step 6 forms a cavity 7 with the housing 1 for accommodating an elastic element made, for example, in in the form of double rows of elastic, for example, rubber balls 8, located between the disks 9, fixed in the housing 1, and the disks 10, mounted on the shaft. The fixing of the disks 9 is carried out by clamping them between the bushings 11 using an adapter 2, and the fixing of the disks 10 by clamping them between the bushings 12 using a nut 13.

Полость 7 открыта со стороны внутреннего канала 14, поэтому упругий элемент должен иметь зазоры, обеспечивающие свободное перетекание бурового раствора в процессе работы. Между шлицевой полостью 5 и полостью 7 расположена камера 15 гидравлической разгрузки, сообщенная с затрубным пространством каналами 16. Камера 15 гидравлической разгрузки отделена от полости 7 с упругим элементом уплотнением 17, а от шлицевой полости 5 уплотнением 18. Шлицевая полость заполнена маслом. В торце большей ступени 3 вала, расположенном в камере 15 гидравлической разгрузки, установлена гибкая стенка в виде, например, плавающего поршня 19, образующего на валу камеру 20, гидравлически связанную каналом 21 со шлицевой полостью 5. The cavity 7 is open from the side of the internal channel 14, so the elastic element must have gaps that allow free flow of the drilling fluid during operation. Between the spline cavity 5 and the cavity 7, a hydraulic discharge chamber 15 is located, connected to the annulus by channels 16. The hydraulic discharge chamber 15 is separated from the cavity 7 with an elastic element by a seal 17, and from the spline cavity 5 by a seal 18. The slot cavity is filled with oil. At the end of the greater stage 3 of the shaft, located in the chamber 15 of the hydraulic discharge, a flexible wall is installed in the form, for example, of a floating piston 19, forming a chamber 20 on the shaft, hydraulically connected by a channel 21 with a spline cavity 5.

Каждый двойной ряд резиновых шаров 8 содержит разделительный диск 22. В дисках 9,10 и 22 выполнены гнезда 23, в которых расположены шары 8. Гнезда 23 представляют собой часть поверхности вращения, например эллипсоида вращения, тора, сферы. Если гнездо 23 образовано частью сферы, то радиус последней берется равным диаметру шара, а глубина гнезда 23 выбирается из выражения
h (0,1-0,25)D_ш, где h глубина гнезда;
D_ш диаметр шара.Each double row of rubber balls 8 contains a dividing disk 22. In the disks 9,10 and 22, sockets 23 are made in which the balls are located 8. The sockets 23 are part of a surface of revolution, for example, an ellipsoid of revolution, a torus, a sphere. If the nest 23 is formed by a part of the sphere, then the radius of the latter is taken equal to the diameter of the ball, and the depth of the nest 23 is selected from the expression
h (0.1-0.25) D _w , where h is the depth of the nest;
D _{w the} diameter of the ball.

Буровой наддолотный амортизатор работает следующим образом. Drilling overhead shock absorber operates as follows.

После спуска амортизатора в составе бурильных труб в скважину камера гидравлической разгрузки 15 и полость 7 с упругим элементом заполняются буровым раствором под гидростатическим давлением. Плавающий поршень 19 выравнивает давление в шлицевой полости 5, разгружая тем самым уплотнения 18. Благодаря расположению уплотнения 17, нагруженного рабочим перепадом давления, на минимальном диаметре вала 6 обеспечивается минимальная осевая гидравлическая сила, сдвигающая с вала 3 корпус 1. After lowering the shock absorber as part of the drill pipe into the well, the hydraulic discharge chamber 15 and the cavity 7 with the elastic element are filled with drilling fluid under hydrostatic pressure. The floating piston 19 equalizes the pressure in the spline cavity 5, thereby unloading the seals 18. Due to the location of the seal 17, loaded with a working differential pressure, a minimum axial hydraulic force is provided on the minimum diameter of the shaft 6, which moves the housing 1 from the shaft 3.

Влияние на характеристику амортизатора демпфирования жидкости, заполняющей упругий элемент, устраняется путем выбора зазоров, обеспечивающих свободные перетоки, или путем выполнения специальных каналов в дисках. Выбор зазоров производится для рабочего интервала частот колебаний корпуса амортизатора. Поэтому характеристика амортизатора будет определяться только характеристикой упругого элемента. The influence on the characteristics of the shock absorber damping fluid filling the elastic element is eliminated by choosing gaps that provide free flows, or by performing special channels in the disks. The choice of gaps is made for the working range of frequencies of oscillations of the shock absorber body. Therefore, the characteristic of the shock absorber will be determined only by the characteristic of the elastic element.

Наличие в дисках гнезд, представляющих собой часть поверхности вращения, например эллипсоида вращения, сферы, тора, обеспечивает в процессе деформации резинового шара при росте осевой нагрузки непрерывное возрастание площади контакта шара с диском. Таким образом достигается линейность рабочей характеристики "нагрузка-деформация" и, следовательно, постоянная жесткость. The presence of nests in the disks, which are a part of the surface of revolution, for example, an ellipsoid of revolution, sphere, or torus, ensures a continuous increase in the area of contact between the ball and the disk during the deformation of a rubber ball with an increase in axial load. In this way, the linearity of the load-deformation characteristic and, consequently, constant stiffness are achieved.

Кроме того, гнезда позволяют снизить нагрузку на шлицевой узел, так как шар, расположенный в гнезде, может передавать крутящий момент. In addition, the sockets can reduce the load on the spline assembly, since a ball located in the socket can transmit torque.

Технико-экономическая эффективность заключается в осуществлении расчетного режима работы за счет линейности характеристики упругого элемента в рабочем интервале осевых нагрузок и минимально возможной осевой гидравлической силы, являющийся результатом наличия перепада давления на долоте. Feasibility consists in the implementation of the design mode of operation due to the linearity of the characteristics of the elastic element in the working range of axial loads and the smallest possible axial hydraulic force, which is the result of the presence of a differential pressure on the bit.

Claims

1. DRILLING SHOCK ABSORBER, comprising a housing, a stepped shaft located in its cavity, forming a spline cavity with its housing with a larger stage, a cavity with a lower stage for accommodating a thrust member containing alternately mounted disks and balls of elastic material, and a hydraulic discharge chamber in communication with annular space and located between the cavity with the elastic element and the spline cavity, located in the hydraulic discharge chamber, a flexible wall mounted on the shaft and forming Amer, hydraulically connected with slotted cavity, characterized in that the discs of the elastic member formed with sockets in the form of part of a surface of revolution to accommodate balls of resilient material.

2. The shock absorber according to claim 1, characterized in that the surface of rotation is made in the form of a sphere with a radius equal to the radius of the ball of the elastic element, and the depth of the socket is selected from the ratio
h / D _w 0.1 0.25,
where h is the depth of the nest, mm;
D _{W the} diameter of the ball of the elastic element, mm