RU2164584C1

RU2164584C1 - Booster

Info

Publication number: RU2164584C1
Application number: RU2000101669/03A
Authority: RU
Inventors: Н.А. Артемьев; А.В. Зимин; В.В. Грачев; В.И. Либерман
Original assignee: ОАО Научно-производственное объединение "Буровая техника"
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2001-03-27

Abstract

FIELD: drilling equipment. SUBSTANCE: invention refers to boosters for hydraulic percussive mechanisms used to liquidate tacks. Given booster is made of body which space houses rod spline-jointed to body. Outer surface of rod has upper, center and lower annular grooves. Inner surface of body carries three annular grooves: upper, center and lower. Annular grooves form chambers. Upper and lower pistons are mounted on rod for limited axial movement. Stroke of each piston relative to rod equals stroke of each piston with reference to body. Compression of oil and accumulation of potential energy with both strike from below and strike from above occur in one and same chamber formed by center annular grooves with tension of drill pipe string or with its compression. EFFECT: simplified design, compactness and reliability of proposed booster. 1 dwg

Description

Изобретение относится к буровой технике, а именно к усилительным устройствам для гидравлических ударных механизмов, используемых при ликвидации прихватов. The invention relates to drilling equipment, namely to amplifying devices for hydraulic percussion mechanisms used in the elimination of tacking.

Известно усилительное устройство, включающее корпус, шток, размещенный в корпусе с возможностью совместного вращения и осевого перемещения, поршень, размещенный в корпусе и скрепленный со штоком, и герметичные масляные камеры, образованные корпусом, штоком и поршнем [1]. Known amplifying device, comprising a housing, a rod placed in the housing with the possibility of joint rotation and axial movement, a piston located in the housing and fastened to the rod, and sealed oil chambers formed by the housing, rod and piston [1].

Недостатком известной конструкции является низкая эффективность работ по ликвидации прихватов из-за невозможности усиливать удары ГУМ'а и "сверху вниз" и "снизу вверх". A disadvantage of the known design is the low efficiency of work to eliminate sticking due to the inability to strengthen the strikes of the GUM and from top to bottom and bottom to top.

Известно усилительное устройство, включающее корпус, шток, размещенный в корпусе с возможностью совместного вращения и осевого перемещения, верхний и нижний поршни, размещенные в корпусе и установленные на штоке, и герметичные масляные камеры, образованные корпусом, штоком и верхним и нижним поршнями [2]. Known amplification device, comprising a housing, a rod placed in the housing with the possibility of joint rotation and axial movement, the upper and lower pistons placed in the housing and mounted on the rod, and sealed oil chambers formed by the housing, the rod and the upper and lower pistons [2] .

Недостатком известного усилительного устройства является сложность конструкции и недостаточная надежность его работы. Указанные недостатки определяются тем, что устройство имеет две (верхнюю и нижнюю) рабочие камеры сжатия масла, а также третью, промежуточную камеру, расположенную между рабочими камерами. Высота каждой рабочей камеры определяется степенью сжатия масла, позволяющей получить необходимую ударную нагрузку на ГУМ'е, а высота промежуточной камеры определяется ходом штока в корпусе. Таким образом, увеличенная длина устройства усложняет изготовление и надежность работы устройства. A disadvantage of the known amplification device is the design complexity and insufficient reliability of its operation. These disadvantages are determined by the fact that the device has two (upper and lower) working chambers for oil compression, as well as a third, intermediate chamber located between the working chambers. The height of each working chamber is determined by the degree of oil compression, which makes it possible to obtain the necessary shock load on the GUM, and the height of the intermediate chamber is determined by the stroke of the rod in the housing. Thus, the increased length of the device complicates the manufacture and reliability of the device.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности работы устройства. An object of the invention is to simplify the design and increase the reliability of the device.

Задача изобретения достигается тем, что в известном усилительном устройстве, включающем корпус, шток, размещенный в корпусе с возможностью совместного вращения и осевого перемещения, верхний и нижний поршни, размещенные в корпусе и установленные на штоке, и герметичные масляные камеры, образованные штоком, корпусом, верхним и нижним поршнями, верхний и нижний поршни установлены на штоке с возможностью ограниченного осевого перемещения, при этом ход каждого из поршней относительно штока равен ходу каждого из поршней относительно корпуса. The objective of the invention is achieved in that in the known amplification device comprising a housing, a rod placed in the housing with the possibility of joint rotation and axial movement, the upper and lower pistons placed in the housing and installed on the rod, and sealed oil chambers formed by the rod, the housing, the upper and lower pistons, the upper and lower pistons are mounted on the rod with the possibility of limited axial movement, while the stroke of each of the pistons relative to the rod is equal to the stroke of each of the pistons relative to the housing .

Предложенное выполнение устройства позволяет создавать только одну рабочую камеру сжатия масла, расположенную в корпусе между верхним и нижним поршнями. Одна рабочая камера обеспечивает работу усилительного устройства для нанесения ударов и "снизу вверх" и "сверху вниз". The proposed implementation of the device allows you to create only one working chamber for oil compression, located in the housing between the upper and lower pistons. One working chamber provides the operation of an amplifying device for striking both from bottom to top and top to bottom.

Верхняя и нижняя масляные камеры имеют небольшие размеры и приобретают вспомогательную функцию хранения масла для смазки уплотнительных манжет устройства. Общая длина всех камер уменьшается, что упрощает изготовление устройства и повышает надежность его работы. The upper and lower oil chambers are small and acquire the auxiliary function of storing oil to lubricate the sealing lips of the device. The total length of all cameras is reduced, which simplifies the manufacture of the device and increases the reliability of its operation.

Изобретение поясняется чертежом, где изображен продольный разрез устройства. The invention is illustrated in the drawing, which shows a longitudinal section of the device.

Усилительное устройство ГУМ'а содержит цилиндрический корпус 1, в полости которого размещен шток 2 с возможностью совместного с корпусом вращения и осевого перемещения посредством шлицевого соединения 3. Верхний конец штока имеет резьбу для соединения с буровой колонной, а нижний конец корпуса - резьбу для соединения со штоком (шпинделем) ГУМ'а (не показан). The GUM amplifying device comprises a cylindrical body 1, in the cavity of which a rod 2 is placed with the possibility of joint rotation and axial movement by means of a spline connection 3. The upper end of the rod has a thread for connection with a drill string, and the lower end of the body has a thread for connection with GUM'a rod (spindle) (not shown).

На наружной поверхности штока 2 выполнены верхняя 4, средняя 5 и нижняя 6 проточки, а на внутренней поверхности корпуса - три проточки: верхняя 7, средняя 8 и нижняя 9. The upper 4, middle 5 and lower 6 grooves are made on the outer surface of the rod 2, and three grooves are made on the inner surface of the body: upper 7, middle 8, and lower 9.

Поверхности проточек 4 и 7 образуют верхнюю камеру 10, поверхности проточек 6 и 9 образуют нижнюю камеру 11, а поверхности средних проточек 5 и 8 - среднюю рабочую камеру 12. Все камеры заполнены специальным машинным маслом посредством отверстий в корпусе, заглушенных пробками (не обозначены). Камеры 10 и 11 герметизированы посредством уплотнительных манжет 13. В камере 12 подвижно относительно штока 2 и корпуса 1 размещены поршни: верхний 14 и нижний 15. Ограничителями осевого перемещения поршней являются торцы проточек 4, 6, 7 и 9. The surfaces of the grooves 4 and 7 form the upper chamber 10, the surfaces of the grooves 6 and 9 form the lower chamber 11, and the surfaces of the middle grooves 5 and 8 form the middle working chamber 12. All chambers are filled with special machine oil through openings in the housing, plugged with plugs (not marked) . The chambers 10 and 11 are sealed by means of sealing cuffs 13. In the chamber 12 the pistons are placed movably relative to the rod 2 and the housing 1: the upper 14 and the lower 15. The axial displacement of the pistons are the ends of the grooves 4, 6, 7 and 9.

Усилительное устройство работает следующим образом. The amplifier device operates as follows.

В скважину при бурении прихватоопасного интервала в составе буровой колонны опускают усилительное устройство и ГУМ. Верхний конец штока 2 соединен с буровой колонной, а нижний конец корпуса 1 - со штоком (шпинделем) ГУМ'а. Между усилительным устройством и ГУМ'ом, а также над усилительным устройством может быть установлен набор утяжеленных труб УБТ - для концентрации ударного усилия. An amplifying device and a GUM are lowered into the well during drilling of the near-hazardous interval as part of the drill string. The upper end of the rod 2 is connected to the drill string, and the lower end of the housing 1 to the rod (spindle) of the GUM. Between the amplification device and the GUM'om, as well as above the amplification device, a set of weighted UBT pipes can be installed - for the concentration of shock force.

При возникновении и ликвидации прихвата, например, породоразрушающего инструмента или забойного двигателя производят следующие операции. In the event of occurrence and elimination of a stick, for example, a rock cutting tool or a downhole motor, the following operations are performed.

Для ударного воздействия на буровую колонну в направлении "снизу вверх" грузоподъемным устройством буровой установки (лебедкой) производят натяжение буровой колонны. При этом шток 2 совместно с нижним поршнем 15 перемещается вверх относительно корпуса 1, сжимая масло в рабочей камере 12. При этом масло накапливает потенциальную энергию. При сжатии масла на расчетную величину (контролируется силой натяжения буровой колонны), натяжение колонны прекращают (тормозят лебедку). В это время шток ГУМ'а под воздействием силы натяжения усилительного устройства начинает рабочий ход вверх для совершения ГУМ'ом удара "снизу вверх". Потенциальная энергия сжатого в рабочей камере 12 масла воздействует на верхний поршень 14, сообщая корпусу 1 и соединенному с ним штоку ГУМ'а дополнительное ускорение. Дополнительную скорость движения получают и УБТ, ограничивая свой ход вверх на упорный торец корпуса ГУМ'а ударом. При этом после удара колонна труб выше усилительного устройства неподвижна, т.е. движение вверх по колонне гасится в самом усилительном устройстве. В результате энергия ударного воздействия на прихваченную колонну получается значительно большей, чем при использовании только ГУМ'а без усилительного устройства. For impact on the drill string in the direction from the bottom up, the lifting device of the drilling rig (winch) produce the tension of the drill string. In this case, the rod 2 together with the lower piston 15 moves upward relative to the housing 1, compressing the oil in the working chamber 12. At the same time, the oil accumulates potential energy. When oil is compressed by the calculated value (controlled by the tension force of the drill string), the tension of the string is stopped (winch is braked). At this time, the GUM’s rod, under the influence of the tension force of the amplifying device, starts its upward stroke to make the GUM’s strike “from the bottom up”. The potential energy of the oil compressed in the working chamber 12 acts on the upper piston 14, giving the housing 1 and the GUM rod connected to it additional acceleration. The UBT also receive an additional speed of movement, limiting their movement upward to the persistent end of the GUM’s body with a blow. In this case, after the impact, the pipe string above the amplification device is stationary, i.e. movement up the column is damped in the amplification device itself. As a result, the impact energy on the stuck column is much larger than when using only GUM without an amplification device.

Для ударного воздействия в направлении "сверху вниз" производят описанные выше операции в обратной последовательности. For impact in the direction from top to bottom, the above operations are performed in the reverse order.

Вместо натяжения буровой колонны производят ее сжатие. При этом сжатие масла происходит также в камере 12. Камеры 10 и 11 в основном технологическом процессе не участвуют и их роль сводится к размещению небольшого количества масла для смазки уплотнительных элементов. То есть при натяжении колонны или ее сжатии рабочая масляная камера 12 одна и работает масло в ней всегда на сжатие, и в то же время является нулевой точкой движения верхней части колонны бурильных труб. Instead of tensioning the drill string, it is compressed. In this case, oil compression also occurs in chamber 12. Chambers 10 and 11 are not involved in the main technological process and their role is to place a small amount of oil for lubricating the sealing elements. That is, when the column is tensioned or compressed, the working oil chamber 12 is one and the oil always works in it for compression, and at the same time it is the zero point of movement of the upper part of the drill pipe string.

Таким образом, сжатие масла и накопление потенциальной энергии происходит в одной камере и при ударе в направлении "снизу вверх" и "сверху вниз", что позволяет выполнить устройство компактным, небольшим по длине, надежным в работе. Thus, the compression of the oil and the accumulation of potential energy occurs in one chamber and upon impact in the direction from bottom to top and top to bottom, which allows the device to be compact, small in length, reliable in operation.

Преимуществом заявляемого технического решения по сравнению с известным является компактность разработанного устройства за счет использования только одной рабочей масляной камеры для создания ударов, направленных как "снизу вверх", так и "сверху вниз", что обеспечивает повышение надежности работы устройства. The advantage of the claimed technical solution in comparison with the known one is the compactness of the developed device due to the use of only one working oil chamber to create impacts directed both from “bottom to top” and “top to bottom”, which improves the reliability of the device.

Источники инфермации:
1. Общий каталог 1994-95 гг. фирмы "Хьюстон инжинирс, ИНК", "Бурильные и ловильные инструменты" - Буровой акселератор "Магнум", с. 4.Sources of infermation:
1. General catalog of 1994-95. firms "Houston engineers, INC", "Drilling and fishing tools" - Drilling accelerator "Magnum", p. 4.

2. Общий каталог 1994 - 95 гг. фирмы "Хьюстен инжинирс, ИНК, "Бурильные и ловильные инструменты". Гидравлический акселератор двойного действия, с.4 (прототип). 2. General catalog 1994 - 95 years. firms "Housten engineers, INC," Drilling and fishing tools ". Double-acting hydraulic accelerator, p.4 (prototype).

Claims

An amplifying device, including a housing, a rod placed in the housing with the possibility of joint rotation and axial movement, the upper and lower pistons placed in the housing and installed on the rod, and sealed oil chambers formed by grooves made in the housing and the rod, upper and lower pistons characterized in that the upper and lower pistons are mounted on the rod with the possibility of limited axial movement, while the stroke of each of the pistons relative to the rod is equal to the stroke of each of the pistons relative to the housing.