RU212281U1

RU212281U1 - Drilling swivel

Info

Publication number: RU212281U1
Application number: RU2021131456U
Authority: RU
Inventors: Камиль Инсафович Усманов; Анатолий Александрович Русин; Андрей Васильевич Алексеев; Николай Иванович Кузнецов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Идель Нефтемаш"
Filing date: 2021-10-26
Publication date: 2022-07-13

Abstract

Полезная модель относится к нефтегазопромысловому оборудованию, в частности к буровым вертлюгам, и может быть использована при бурении и ремонте нефтяных и газовых скважин. Техническим результатом полезной модели является устранение влияния несоосности ствола, грязевой трубы и других элементов конструкции бурового вертлюга на износостойкость грязевой трубы. Технический результат достигается тем, что в буровом вертлюге, содержащем соединенный шарнирно со штропом корпус с установленным в нем вращающимся полым стволом, неподвижный относительно корпуса и установленный над стволом узел подачи бурового раствора, состоящий из грязевой трубы и блока уплотнений, согласно полезной модели грязевая труба установлена над вращающимся полым стволом в блоке уплотнений с возможностью колебаний нижней части грязевой трубы относительно верхней его части в радиальных направлениях по отношению к оси грязевой трубы и оси ствола. Кроме того, грязевая труба выполнена с поверхностными слоями, полученными в результате цементации и последующего хромирования. 3 ил.

The utility model relates to oil and gas equipment, in particular to drilling swivels, and can be used in drilling and repairing oil and gas wells. The technical result of the utility model is to eliminate the effect of misalignment of the wellbore, mud pipe and other structural elements of the drilling swivel on the wear resistance of the mud pipe. The technical result is achieved by the fact that in a drilling swivel containing a body hingedly connected to a link with a rotating hollow shaft installed in it, fixed relative to the body and installed above the shaft, a drilling fluid supply unit, consisting of a mud pipe and a block of seals, according to the utility model, the mud pipe is installed above a rotating hollow shaft in a block of seals with the possibility of vibrations of the lower part of the mud pipe relative to its upper part in radial directions with respect to the axis of the mud pipe and the shaft axis. In addition, the mud pipe is made with surface layers obtained by carburizing and subsequent chromium plating. 3 ill.

Description

Заявленное техническое решение относится к нефтегазопромысловому оборудованию, в частности к буровым вертлюгам, и может быть использовано при бурении и ремонте нефтяных и газовых скважин.The claimed technical solution relates to oil and gas equipment, in particular to drilling swivels, and can be used in drilling and repairing oil and gas wells.

Из уровня техники известен буровой эксплуатационный вертлюг, содержащий неподвижную часть, включающую боковой отвод, соединенный с трубой грязевой, при этом боковой отвод выполнен в виде литой съемной детали, а место соединения грязевой трубы с боковым отводом выполнено по торцу (патент RU 11110 U1, опубликован 16.09.1999).From the prior art, a drilling production swivel is known, containing a fixed part, including a side outlet connected to a mud pipe, while the side outlet is made in the form of a cast removable part, and the junction of the mud pipe with the side outlet is made at the end (patent RU 11110 U1, published 09/16/1999).

Известен также вертлюг для ремонтно-буровых работ, содержащий шарнирно соединенный со штропом корпус с установленным в нем на упорном подшипнике вращающимся полым стволом, неподвижный относительно корпуса узел подачи бурового раствора, а также расположенный между стволом и фланцем напорный патрубок, состоящий из грязевой трубы и блока уплотнений, узел подачи бурового раствора выполнен в виде единой монолитной детали - верхней крышки со вскрытым в ней соосно с осью вращения ствола отверстием под установку грязевой трубы, с возможностью ее замены без вывода вертлюга из эксплуатации (патент RU 109787 U1, опубликован 27.10.2011).Also known is a swivel for repair and drilling operations, containing a body hinged to a link with a rotating hollow shaft installed in it on a thrust bearing, a drilling fluid supply unit fixed relative to the body, and a pressure pipe located between the shaft and the flange, consisting of a mud pipe and a block seals, the drilling fluid supply unit is made in the form of a single monolithic part - the top cover with a hole opened in it coaxially with the axis of rotation of the shaft for the installation of a mud pipe, with the possibility of replacing it without taking the swivel out of service (patent RU 109787 U1, published 10/27/2011) .

Общим недостатком известных технических является наличие большого количества факторов, влияющих на величину несоосности посадочных поверхностей вращающегося ствола и неподвижно закрепленной над вращающимся стволом грязевой трубы, что приводит к неравномерному и ускоренному износу грязевой трубы и последующей ее замене.A common disadvantage of the known technical is the presence of a large number of factors that affect the amount of misalignment of the seating surfaces of the rotating shaft and the mud pipe fixed above the rotating shaft, which leads to uneven and accelerated wear of the mud pipe and its subsequent replacement.

Вертлюг является узлом буровой установки, обеспечивающий подачу промывочной жидкости в подвешенную к нему колонну труб при выполнении буровых работ и при ремонте газовых и нефтяных скважин. Промывочная жидкость поступает в ствол вертлюга через патрубок, боковой отвод и грязевую трубу. В процессе эксплуатации внутренние детали вертлюга из-за контакта с бурильным раствором подвергаются абразивному износу. Это в полной мере относится и к грязевой трубе вертлюга. От долговечности и надежности вертлюга зависят успешность и качество работы всей буровой установки. Поэтому от надежности и прочности каждой его детали, в том числе и грязевой трубы в конечном итоге зависит успех всей работы по устройству и эксплуатации скважины.The swivel is a unit of the drilling rig, which provides the supply of flushing fluid to the pipe string suspended from it during drilling operations and during the repair of gas and oil wells. The flushing liquid enters the swivel shaft through the branch pipe, side outlet and mud pipe. During operation, the internal parts of the swivel are subjected to abrasive wear due to contact with the drilling fluid. This fully applies to the mud pipe of the swivel. The success and quality of the entire drilling rig depends on the durability and reliability of the swivel. Therefore, the success of all work on the device and operation of the well ultimately depends on the reliability and strength of each of its parts, including the mud pipe.

Технической задачей заявленного технического решения является повышение надежности бурового вертлюга в целом.The technical task of the claimed technical solution is to improve the reliability of the drilling swivel as a whole.

Техническим результатом полезной модели является устранение влияния несоосности ствола, грязевой трубы и других элементов конструкции бурового вертлюга на износостойкость грязевой трубы.The technical result of the utility model is to eliminate the effect of misalignment of the wellbore, mud pipe and other structural elements of the drilling swivel on the wear resistance of the mud pipe.

Технический результат достигается тем, что в буровом вертлюге, содержащем соединенный шарнирно со штропом корпус с установленным в нем вращающимся полым стволом, неподвижный относительно корпуса и установленный над стволом узел подачи бурового раствора, состоящий из грязевой трубы и блока уплотнений, согласно полезной модели грязевая труба установлена над вращающимся полым стволом в блоке уплотнений с возможностью колебаний нижней части грязевой трубы относительно верхней его части в радиальных направлениях по отношению к оси грязевой трубы и оси ствола.The technical result is achieved by the fact that in a drilling swivel containing a body hingedly connected to a link with a rotating hollow shaft installed in it, fixed relative to the body and installed above the shaft, a drilling fluid supply unit, consisting of a mud pipe and a block of seals, according to the utility model, the mud pipe is installed above a rotating hollow shaft in a block of seals with the possibility of vibrations of the lower part of the mud pipe relative to its upper part in radial directions with respect to the axis of the mud pipe and the shaft axis.

Кроме того, грязевая труба выполнена с поверхностными слоями, полученными в результате цементации и последующего хромирования.In addition, the mud pipe is made with surface layers obtained by carburizing and subsequent chromium plating.

Полезная модель поясняется чертежами.The utility model is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображен общий вид предлагаемого бурового вертлюга; Figure 1 shows a General view of the proposed drilling swivel;

на фиг.2 - выносной элемент А на фиг.1 в увеличенном масштабе, вариант 1; figure 2 - remote element A in figure 1 on an enlarged scale, option 1;

на фиг.3 - выносной элемент А на фиг.1 в увеличенном масштабе, вариант 2.figure 3 - remote element A in figure 1 on an enlarged scale, option 2.

Буровой вертлюг содержит корпус 1 со стойкой (условно не показано), внутри корпуса 1 установлен вращающийся полый цилиндрический ствол 2 с хвостовиком, снабженным внутренней трубной резьбой 3, обеспечивающей соединение с переводником 4. На шарнирной части 5 корпуса 1 вертлюга посредством осей 6 шарнирно закреплены ветви штропа 7. На верхней части корпуса 1 установлен блок напорного уплотнения 8 и отвод 9, предназначенный для подачи бурового раствора в полую часть ствола 2. Ствол 2 установлен в корпусе 1 с возможностью вращения посредством верхнего 10 и нижнего 11 направляющих подшипников, а также опорного подшипника 12, снабженных соответствующими уплотнениями (условно не показано). В корпусе 1 над стволом 2 в блоке уплотнений 13 установлена грязевая труба 14 с возможностью колебаний нижней части грязевой трубы относительно верхней его части в радиальных направлениях по отношению к оси грязевой трубы и оси ствола. Установка грязевой трубы 14 конструктивно может быть выполнена в различных вариантах. Два из таких вариантов приведены на фиг.2 и фиг.3. По первому варианту (фиг.2) грязевая труба 14 снабжена в верхней части кольцевыми выступами 15, между которыми установлена пружинная шайба 16, удерживающая грязевую трубу 14 в корпусе блока уплотнений 13. Причем торец грязевой трубы с верхним кольцевым выступом 15 размещен с зазором L по отношению к крышке (условно не показано) корпуса блока уплотнений 13. Амплитуда радиальных колебаний нижней части грязевой трубы 14 относительно оси вращения ствола 2 зависит от величины зазора L и длины грязевой трубы, а также упругих свойств блока уплотнений 13. По второму варианту (фиг.3) верхняя торцевая часть грязевой трубы 14 выполнена с полусферическим выступом 17, контактирующим с соответствующим полусферическим углублением в корпусе блока уплотнений 13. Торец грязевой трубы 14 размещен с зазором L по отношению к крышке (условно не показано) корпуса блока уплотненийThe drilling swivel contains a body 1 with a stand (not shown conditionally), inside the body 1 there is a rotating hollow cylindrical shaft 2 with a shank provided with an internal pipe thread 3, which provides connection with the sub 4. On the hinged part 5 of the swivel body 1, branches sling 7. On the upper part of the body 1 there is a pressure seal block 8 and a branch 9 designed to supply drilling fluid to the hollow part of the shaft 2. The shaft 2 is installed in the body 1 with the possibility of rotation by means of the upper 10 and lower 11 guide bearings, as well as the thrust bearing 12, equipped with appropriate seals (not shown by convention). A mud pipe 14 is installed in the housing 1 above the shaft 2 in the sealing block 13 with the possibility of vibrations of the lower part of the mud pipe relative to its upper part in radial directions with respect to the axis of the mud pipe and the shaft axis. The installation of the mud pipe 14 can be structurally performed in various versions. Two of these options are shown in Fig.2 and Fig.3. According to the first variant (figure 2), the mud pipe 14 is provided in the upper part with annular protrusions 15, between which a spring washer 16 is installed, holding the mud pipe 14 in the housing of the seal block 13. Moreover, the end face of the mud pipe with the upper annular protrusion 15 is placed with a gap L along in relation to the cover (conditionally not shown) of the body of the seal block 13. The amplitude of the radial vibrations of the lower part of the mud pipe 14 relative to the axis of rotation of the shaft 2 depends on the size of the gap L and the length of the mud pipe, as well as the elastic properties of the seal block 13. According to the second option (Fig. 3) the upper end part of the mud pipe 14 is made with a hemispherical protrusion 17 in contact with the corresponding hemispherical recess in the body of the seal block 13. The end face of the mud pipe 14 is placed with a gap L in relation to the cover (conditionally not shown) of the body of the seal block

13. Амплитуда радиальных колебаний нижней части грязевой трубы 14 относительно оси вращения ствола 2 по второму варианту также зависит от величины зазора L и длины грязевой трубы, а также упругих свойств блока уплотнений 13.13. The amplitude of the radial oscillations of the lower part of the mud pipe 14 relative to the axis of rotation of the shaft 2 according to the second option also depends on the size of the gap L and the length of the mud pipe, as well as the elastic properties of the seal block 13.

Для дополнительного повышения износостойкости грязевая труба 14 выполнена с поверхностными слоями, полученными в результате цементации и последующего хромирования. В качестве основного материала грязевой трубы 14 использована сталь марки 20Х.To further improve wear resistance, the mud pipe 14 is provided with surface layers obtained by carburizing and subsequent chromium plating. Steel grade 20X was used as the main material of the mud pipe 14.

Во время работы бурового вертлюга в процессе подачи бурового раствора через отвод 9, грязевую трубу 14 и вращающийся полый ствол 2 поступает во вращающуюся бурильную колонну труб. В случае какой-либо несоосности грязевой трубы 14 и ствола 2 у грязевой трубы 14 возникают радиальные колебания за счет скоростного потока бурового раствора, амплитуда которых постепенно уменьшается, когда нижняя часть грязевой трубы 14 принимает за счет радиальных колебаний принудительное соосное положение по отношению к оси вращения ствола 2. При этом устраняются причины неравномерного износа внутренней поверхности грязевой трубы 14, которая обладает дополнительной износостойкостью за счет двух поверхностных слоев твердости.During the operation of the drilling swivel in the process of supplying drilling fluid through the outlet 9, the mud pipe 14 and the rotating hollow bore 2 enter the rotating drill string of pipes. In the event of any misalignment of the mud pipe 14 and the shaft 2, the mud pipe 14 experiences radial vibrations due to the high-speed flow of drilling fluid, the amplitude of which gradually decreases when the lower part of the mud pipe 14 assumes, due to radial vibrations, a forced coaxial position with respect to the axis of rotation barrel 2. This eliminates the causes of uneven wear of the inner surface of the mud pipe 14, which has additional wear resistance due to two surface layers of hardness.

Таким образом, заявленная полезная модель позволяет повысить износостойкость грязевой трубы бурового вертлюга, а также повысить надежность бурового вертлюга в целом.Thus, the claimed utility model allows to increase the wear resistance of the mud pipe of the drilling swivel, as well as to increase the reliability of the drilling swivel as a whole.

Claims

1. A drilling swivel containing a body hinged to a link with a rotating hollow shaft installed in it, fixed relative to the body and mounted above the shaft, a drilling fluid supply unit, consisting of a mud pipe and a seal block, characterized in that the mud pipe is installed above the rotating hollow shaft in the block of seals with the possibility of fluctuations of the lower part of the mud pipe relative to its upper part in radial directions with respect to the axis of the mud pipe and the shaft axis.

2. Drilling swivel according to claim 1, characterized in that the mud pipe is made with surface layers obtained as a result of carburizing and subsequent chromium plating.