RU2708532C1 - Magnetic vibration absorber (versions) - Google Patents
Magnetic vibration absorber (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2708532C1 RU2708532C1 RU2019113396A RU2019113396A RU2708532C1 RU 2708532 C1 RU2708532 C1 RU 2708532C1 RU 2019113396 A RU2019113396 A RU 2019113396A RU 2019113396 A RU2019113396 A RU 2019113396A RU 2708532 C1 RU2708532 C1 RU 2708532C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnet
- housing
- section
- magnetic
- damper according
- Prior art date
Links
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 title claims abstract description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 45
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 27
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 26
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 9
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 3
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 10
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
- E21B17/02—Couplings; joints
- E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
- E21B17/07—Telescoping joints for varying drill string lengths; Shock absorbers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F6/00—Magnetic springs; Fluid magnetic springs, i.e. magnetic spring combined with a fluid
- F16F6/005—Magnetic springs; Fluid magnetic springs, i.e. magnetic spring combined with a fluid using permanent magnets only
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к машиностроению, в частности к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для гашения колебаний бурового оборудования и инструмента.The group of inventions relates to mechanical engineering, in particular to the field of drilling oil and gas wells, and in particular to devices for damping vibrations of drilling equipment and tools.
Известно устройство для уменьшения вибраций скважинного оборудования, содержащее воспринимающую вибрацию компоновку низа бурильной колонны и установленную в ней систему в виде массы-электромагнита, поглощающей и рассеивающей часть вибрационной энергии основной системы (Публикация № WO 2014/134006 А1, МПК Е21В 17/07, дата приоритета 26.02.2013, дата публикации 04.09.2014, автор Carlos A. Prieto, US).A device for reducing vibrations of downhole equipment is known, comprising a vibration-sensing arrangement of the bottom of the drill string and a system installed therein in the form of an electromagnet mass absorbing and dissipating part of the vibrational energy of the main system (Publication No. WO 2014/134006 A1, IPC E21B 17/07, date Priority February 26, 2013, publication date September 4, 2014, by Carlos A. Prieto, US).
К недостаткам известного устройства относятся: низкая эффективность процесса виброгашения, особенно при больших амплитудах колебаний и ударных нагрузках, т.к. большая часть вибрационной энергии проходит вдоль основной системы; рассеивающая масса при возбуждении ее электромагнитами сама становится источником высокочастотных колебаний, что отрицательно влияет на другое скважинное оборудование, как то: шарошечные долота, телеметрические системы; необходимость подвода электроэнергии к электромагниту, что увеличивает затраты, а также вероятность отказа системы виброгашения вследствие повреждения кабеля; низкая надежность системы вследствие быстрого износа торцевой части рассеивающей массы в условиях трения без смазки, при этом работа системы напрямую зависит от работоспособности датчиков измерения параметров бурения.The disadvantages of the known device include: low efficiency of the process of vibration damping, especially with large amplitudes of vibrations and shock loads, because most of the vibrational energy passes along the main system; when excited by electromagnets, the scattering mass itself becomes a source of high-frequency oscillations, which negatively affects other downhole equipment, such as roller cone bits, telemetry systems; the need to supply electricity to the electromagnet, which increases costs, as well as the probability of failure of the vibration damping system due to cable damage; low reliability of the system due to the rapid wear of the end part of the scattering mass under friction without lubrication, while the operation of the system directly depends on the operability of the sensors for measuring drilling parameters.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для виброгашения колебаний, содержащее верхнюю и нижнюю части цилиндрического полого корпуса, а также установленную в корпусе пару взаимодействующих друг с другом магнитов, расположенных вдоль оси колебаний, один из которых имеет возможность ограниченного осевого перемещения (Публикация № US 4101008 А, МПК F16F 13/00, дата приоритета 31.01.1976, дата публикации 18.07.1978, авторы: Albert Frosch; Walter Mannsdoerfer; Claus Scheuing, DE, прототип).The closest technical solution, selected as a prototype, is a device for vibration damping, containing the upper and lower parts of a cylindrical hollow body, as well as a pair of magnets interacting with each other located along the axis of vibration, one of which has limited axial movement (Publication No. US 4101008 A, IPC
К недостаткам прототипа относятся: малая надежность системы, ввиду неустойчивости положения магнитов, взаимодействующих друг с другом и установленных на упруго закрепленных несущих частях корпуса, что ведет к возможности перехода системы в автоколебательный режим, быстрому износу креплений и непостоянству характеристик виброгасителя, а при разведении магнитов на большую величину зазора при больших амплитудах вибрации возможны либо слом крепления, либо соударение взаимодействующих магнитов при их обратном движении с ускорением; узкий диапазон рабочих характеристик и малая мощность виброгасителя при использовании лишь двух взаимодействующий магнитов; малая автономность системы при необходимости подвода электроэнергии к электромагниту, что увеличивает затраты, а также вероятность отказа системы виброгашения вследствие повреждения кабеля при возвратно-поступательных движениях магнита.The disadvantages of the prototype include: low reliability of the system, due to the instability of the position of the magnets interacting with each other and mounted on elastically fixed bearing parts of the housing, which leads to the possibility of the system transitioning to self-oscillating mode, fast wear of the mounts and inconsistent characteristics of the vibration damper, and when breeding magnets a large gap with large amplitudes of vibration can either break the mount, or the collision of the interacting magnets during their reverse movement with acceleration; a narrow range of performance and low power damper when using only two interacting magnets; low autonomy of the system when it is necessary to supply electricity to an electromagnet, which increases costs, as well as the likelihood of failure of the vibration damping system due to cable damage during magnet reciprocating movements.
Технической проблемой, решаемой изобретениями, объединенными единым изобретательским замыслом, является создание более эффективного магнитного виброгасителя для гашения колебаний бурового оборудования и инструмента путем его конструктивного усовершенствования, расширяющего его эксплуатационные и функциональные возможности, а также увеличивающего его надежность.The technical problem solved by the inventions, united by a single inventive concept, is the creation of a more effective magnetic vibration damper for damping the vibrations of drilling equipment and tools by means of its constructive improvement, expanding its operational and functional capabilities, as well as increasing its reliability.
Для решения технической проблемы предложен магнитный виброгаситель в первом варианте исполнения, содержащий верхнюю и нижнюю секции цилиндрического полого корпуса, а также соосно установленные в них вдоль оси колебаний и размещенные разноименными полюсами друг к другу верхний и нижний магниты, один из которых установлен с возможностью ограниченного осевого перемещения. Новым является то, что верхняя секция корпуса выполнена с выступающими периферийным и центральным кольцевыми окончаниями и установлена со способностью возвратно-поступательного вибросмещения совместно с верхним магнитом посредством силового и геометрического замыканий с нижней секцией корпуса через, по меньшей мере, пару симметричных направляющих стержней, размещенных в соосных торцевых пазах верхней и нижней секций корпуса, при этом стержень с одной стороны фиксирован в пазу, а с другой - с возможностью возвратно-поступательно движения установлен в оппозитный паз на глубину h, являющуюся величиной максимального хода верхней секции при ее вибросмещении, замыкание также осуществлено посредством соединения периферийного кольцевого окончания с цилиндрическим стаканом, снабженным кольцевым донным выступом, имеющим сквозное центральное отверстие и примыкающим к внешней стенке нижней секции корпуса, на которой выполнен поперечный выступ, ограничивающий вибросмещение верхней секции корпуса посредством зацепления кольцевого донного выступа цилиндрического стакана при его смещении за поперечный выступ нижней секции корпуса с обеспечением расстояния ограничения, меньшего или равного величине h, на поперечном выступе нижней секции установлен нижний магнит, который зафиксирован торцом настроечной втулки, установленной на нижней секции корпуса и предотвращающей перемещение нижнего магнита, настроечная втулка снабжена наружным поперечным выступом, имеющим расположенную над нижним магнитом верхнюю плоскость, совпадающую с плоскостью верхнего торца цилиндрического стакана для обеспечения гарантированного воздушного зазора между верхним и нижним магнитами при установке подвижного верхнего магнита на эту плоскость, а в верхнем торце нижней секции корпуса выполнено уширение внутренней полости, стыкуемое с центральным кольцевым окончанием верхней секции корпуса.To solve a technical problem, a magnetic vibration damper in the first embodiment is proposed, containing the upper and lower sections of the cylindrical hollow body, as well as the upper and lower magnets coaxially mounted along the oscillation axis and placed by opposite poles to each other, one of which is installed with the possibility of limited axial displacement. What is new is that the upper section of the housing is made with protruding peripheral and central annular endings and is installed with the ability of reciprocating vibration displacement together with the upper magnet by means of force and geometric closures with the lower section of the housing through at least a pair of symmetrical guide rods placed in coaxial end grooves of the upper and lower sections of the housing, while the rod is fixed in the groove on one side and reciprocating on the other ning is installed in the opposite groove to a depth h, which is the maximum stroke of the upper section during its vibration displacement, closure is also carried out by connecting the peripheral annular end to a cylindrical cup equipped with an annular bottom protrusion having a through central hole and adjacent to the outer wall of the lower section of the housing, which made a transverse protrusion, limiting the vibration displacement of the upper section of the housing by engaging the annular bottom protrusion of the cylindrical glass When it is shifted beyond the transverse protrusion of the lower section of the housing with a restriction distance less than or equal to the value of h, a lower magnet is mounted on the transverse protrusion of the lower section, which is fixed by the end of the tuning sleeve mounted on the lower section of the housing and preventing the movement of the lower magnet, the tuning sleeve is equipped with an external a transverse protrusion having an upper plane located above the lower magnet that coincides with the plane of the upper end of the cylindrical glass to ensure The given air gap between the upper and lower magnets when installing the movable upper magnet on this plane, and in the upper end of the lower section of the casing, an extension of the internal cavity is made, which is joined to the central annular end of the upper section of the casing.
Согласно изобретению, на торцах верхнего подвижного магнита расположены наборы упругих колец, чем обеспечено регулирование воздушного зазора.According to the invention, sets of elastic rings are located at the ends of the upper movable magnet, thereby controlling the air gap.
Согласно изобретению, по меньшей мере, одно кольцо имеет сквозные сегментарные отверстия, расположенные равномерно между периферийной и центральной частями кольца.According to the invention, at least one ring has through segmental openings located evenly between the peripheral and central parts of the ring.
Согласно изобретению, между уширенной стенкой верхнего торца нижней секции корпуса и центральным кольцевым окончанием верхней секции корпуса установлена уплотнительная гофра.According to the invention, a sealing corrugation is installed between the widened wall of the upper end of the lower section of the housing and the central annular end of the upper section of the housing.
Согласно изобретению, на кольцевом донном выстуне цилиндрического стакана установлено тарельчатое уплотнение, примыкающее к внешней стенке нижней секции корпуса, с обеспечением расстояния от уплотнения до поперечного выступа нижней секции, меньшего или равного величине вибросмещения h.According to the invention, a disk seal is installed on the annular bottom protrusion of the cylindrical cup adjacent to the outer wall of the lower section of the housing, providing a distance from the seal to the transverse protrusion of the lower section less than or equal to the value of vibration displacement h.
Согласно изобретению, на тарельчатом уплотнении размещено утяжеляющее кольцо с обеспечением расстояния от него до поперечного выступа нижней секции корпуса, меньшего или равного длине вибросмещения h.According to the invention, a weighting ring is placed on the disk seal to provide a distance from it to the transverse protrusion of the lower section of the housing, less than or equal to the length of the vibration displacement h.
Согласно изобретению, нижний магнит выполнен в виде электромагнита.According to the invention, the lower magnet is made in the form of an electromagnet.
Согласно изобретению, нижний и/или верхний магнит выполнен в виде скрепленной по конфигурации Хальбаха сборки магнитов с увеличением магнитного поля внутри сборки в сторону верхнего или нижнего магнита соответственно.According to the invention, the lower and / or upper magnet is made in the form of a Halbach-mounted magnet assembly with an increase in the magnetic field inside the assembly towards the upper or lower magnet, respectively.
Согласно изобретению, направляющие стержни в оппозитных пазах установлены на тонкослойные резинометаллические элементы.According to the invention, the guide rods in the opposed grooves are mounted on thin-layer rubber-metal elements.
Согласно изобретению, на направляющие стрежни установлена резиновая цилиндрическая обкладка, причем нефиксированный конец направляющего стержня выполнен с уширением.According to the invention, a rubber cylindrical lining is mounted on the guide rods, the non-fixed end of the guide rod being made with broadening.
Согласно изобретению, магниты выполнены кольцевыми.According to the invention, the magnets are made circular.
Согласно изобретению, нижний магнит выполнен с вытянутой в сторону верхнего магнита частью.According to the invention, the lower magnet is made with the part extended towards the upper magnet.
Согласно изобретению, элементы виброгасителя, взаимодействующие с магнитным полем верхнего и/или нижнего магнита, частично или полностью выполнены из немагнитного материала.According to the invention, the vibration damper elements interacting with the magnetic field of the upper and / or lower magnet are partially or completely made of non-magnetic material.
Для решения технической проблемы предложен магнитный виброгаситель во втором варианте исполнения, содержащий верхнюю и нижнюю секции цилиндрического полого корпуса, а также соосно установленные в них вдоль оси колебаний и размещенные разноименными полюсами друг к другу верхний и нижний магниты, один из которых установлен с возможностью ограниченного осевого перемещения. Новым является то, что верхняя секция корпуса выполнена с выступающими периферийным и центральным кольцевыми окончаниями и установлена со способностью возвратно-поступательного вибросмещения совместно с верхним магнитом посредством силового и геометрического замыканий с нижней секцией корпуса через, по меньшей мере, пару симметричных направляющих стержней, размещенных в соосных торцевых пазах верхней и нижней секций корпуса, при этом стержень с одной стороны фиксирован в пазу, а с другой - с возможностью возвратно-поступательно движения установлен в оппозитный паз на глубину h, являющуюся величиной максимального хода верхней секции при ее вибросмещении, замыкание также осуществлено посредством соединения периферийного кольцевого окончания с цилиндрическим стаканом, снабженным кольцевым донным выступом, имеющим сквозное центральное отверстие и примыкающим к внешней стенке нижней секции корпуса, на которой выполнен поперечный выступ, ограничивающий вибросмещение верхней секции корпуса посредством зацепления кольцевого донного выступа цилиндрического стакана при его смещении за поперечный выступ нижней секции корпуса с обеспечением расстояния ограничения, меньшего или равного величине h, на поперечном выступе нижней секции корпуса установлен нижний магнит, который зафиксирован опирающимся на него фиксирующим кольцом, установленным на нижней секции корпуса с совпадающим по высоте расположением их верхних торцов, на которые установлена расположенная между секциями корпуса удерживающая втулка, снабженная снаружи поперечным выступом, на который установлен противоположными полюсами к верхнему и нижнему магнитам и с зазорами по отношению к ним промежуточный подвижный постоянный магнит, который зафиксирован опирающейся на него настроечной втулкой, установленной на удерживающей втулке и снабженной наружным поперечным выступом, имеющим расположенную над промежуточным магнитом верхнюю плоскость, совпадающую с плоскостью верхнего торца цилиндрического стакана для обеспечения гарантированного воздушного зазора между верхним и промежуточным магнитами при установке подвижного верхнего магнита на эту плоскость, кроме того, в удерживающей втулке выполнены сквозные отверстия, соосные пазам верхней и нижней секций корпуса, в которых расположены направляющие стержни, а в верхнем торце удерживающей втулки выполнено уширение внутренней полости, стыкуемое с центральным кольцевым окончанием верхней секции корпуса.To solve the technical problem, a magnetic vibration damper in the second embodiment is proposed, containing the upper and lower sections of the cylindrical hollow body, as well as the upper and lower magnets coaxially mounted along the oscillation axis and placed by opposite poles to each other, one of which is installed with the possibility of limited axial displacement. What is new is that the upper section of the housing is made with protruding peripheral and central annular endings and is installed with the ability of reciprocating vibration displacement together with the upper magnet by means of force and geometric closures with the lower section of the housing through at least a pair of symmetrical guide rods placed in coaxial end grooves of the upper and lower sections of the housing, while the rod is fixed in the groove on one side and reciprocating on the other nation is installed in the opposed groove to a depth h, which is the maximum stroke of the upper section during its vibration displacement, closure is also carried out by connecting the peripheral annular end to a cylindrical cup equipped with an annular bottom protrusion having a through central hole and adjacent to the outer wall of the lower section of the housing, which made a transverse protrusion, limiting the vibration displacement of the upper section of the housing by engaging the annular bottom protrusion of the cylindrical glass When it is displaced beyond the transverse protrusion of the lower section of the housing with a restriction distance less than or equal to the value of h, a lower magnet is mounted on the transverse protrusion of the lower section of the housing, which is fixed by a retaining ring resting on it, mounted on the lower section of the housing with the height of their upper ends on which a holding sleeve located between sections of the housing is mounted, provided with an external transverse protrusion, on which opposite poles are mounted to the upper at and to the lower magnets and with gaps in relation to them, an intermediate movable permanent magnet, which is fixed by a tuning sleeve supported on it, mounted on a holding sleeve and provided with an external transverse protrusion having an upper plane located above the intermediate magnet that coincides with the plane of the upper end face of the cylindrical glass for ensuring a guaranteed air gap between the upper and intermediate magnets when installing the movable upper magnet on this plane, in addition, hered sleeve is provided with through holes, aligned slots of the upper and lower housing sections, which are arranged guide rods, and in the upper end of the retaining sleeve formed broadening inner cavity, a central annular abutting the upper end of the body portion.
Согласно изобретению, промежуточный магнит выполнен кольцевым.According to the invention, the intermediate magnet is made annular.
Согласно изобретению, промежуточный магнит выполнен со ступенчатыми торцами.According to the invention, the intermediate magnet is made with stepped ends.
Согласно изобретению, нижний магнит выполнен кольцевым со ступенчатым верхним торцом, обращенным вытянутой частью в сторону промежуточного магнита.According to the invention, the lower magnet is made annular with a stepped upper end facing the elongated part toward the intermediate magnet.
Согласно изобретению, между фиксирующим кольцом и нижним магнитом установлена, по меньшей мере, одна упругая прокладка.According to the invention, at least one elastic gasket is installed between the locking ring and the lower magnet.
Согласно изобретению, между верхним торцом промежуточного магнита и настроечной втулкой установлена, по меньшей мере, одна упругая прокладка.According to the invention, at least one elastic gasket is installed between the upper end face of the intermediate magnet and the tuning sleeve.
Согласно изобретению, между удерживающей втулкой и центральным кольцевым окончанием верхней секции корпуса установлена уплотнительная гофра.According to the invention, a sealing corrugation is installed between the holding sleeve and the central annular end of the upper section of the housing.
Согласно изобретению, при помощи соединения паз-гребень удерживающая втулка выполнена с возможностью осевого входа в нижнюю секцию корпуса.According to the invention, with the help of a groove-comb connection, the holding sleeve is made with the possibility of axial entry into the lower section of the housing.
Согласно изобретению, элементы виброгасителя, взаимодействующие с магнитным полем верхнего, нижнего и/или промежуточного магнита, частично или полностью выполнены из немагнитного материала.According to the invention, the elements of the vibration damper interacting with the magnetic field of the upper, lower and / or intermediate magnet are partially or completely made of non-magnetic material.
Согласно изобретению, нижний и/или верхний магнит выполнен в виде скрепленной по конфигурации Хальбаха сборки магнитов с увеличением магнитного поля внутри сборки в сторону промежуточного магнита.According to the invention, the lower and / or upper magnet is made in the form of a Halbach-mounted magnet assembly with an increase in the magnetic field inside the assembly towards the intermediate magnet.
Для решения технической проблемы предложен магнитный виброгаситель в третьем варианте исполнения, содержащий верхнюю и нижнюю секции цилиндрического полого корпуса, а также соосно установленные в них вдоль оси колебаний и размещенные разноименными полюсами друг к другу верхний и нижний магниты, один из которых установлен с возможностью ограниченного осевого перемещения. Новым является то, что верхняя секция корпуса выполнена с выступающими периферийным и центральным кольцевыми окончаниями и установлена со способностью возвратно-поступательного вибросмещения совместно с верхним магнитом посредством силового и геометрического замыканий с нижней секцией корпуса через, по меньшей мере, пару симметричных направляющих стержней, размещенных в соосных торцевых пазах верхней и нижней секций корпуса, при этом стержень с одной стороны фиксирован в пазу, а с другой - с возможностью возвратно-поступательно движения установлен в оппозитный паз на глубину h, являющуюся величиной максимального хода верхней секции при ее вибросмещении, замыкание также осуществлено посредством соединения периферийного кольцевого окончания с цилиндрическим стаканом, снабженным кольцевым донным выступом, имеющим сквозное центральное отверстие и примыкающим к внешней стенке нижней секции корпуса, на которой выполнен поперечный выступ, ограничивающий вибросмещение верхней секции корпуса посредством зацепления кольцевого донного выступа цилиндрического стакана при его смещении за поперечный выступ нижней секции корпуса с обеспечением расстояния ограничения, меньшего или равного величине h, на поперечном выступе нижней секции корпуса установлен нижний магнит, который зафиксирован опирающимся на него фиксирующим кольцом, установленным на нижней секции корпуса с совпадающим по высоте расположением их верхних торцов, на которые установлен соосно расположенный ряд удерживающих колец, снабженных торцевыми выступами, на которых соосно размещен ряд подвижных промежуточных постоянных магнитов, последовательно установленных противоположными полюсами друг к другу и к верхнему и нижнему магнитам, а также с зазорами между ними, причем каждый промежуточный магнит, кроме верхнего, зафиксирован противоударным кольцом, установленным на соответствующем удерживающем кольце и ограничивающим совместно с ним самопроизвольное притяжение магнитов, на верхнее удерживающее кольцо установлена удерживающая втулка, снабженная снаружи поперечным выступом, на который установлен верхний промежуточный магнит, который зафиксирован опирающейся на него настроечной втулкой, установленной на удерживающей втулке и снабженной наружным поперечным выступом, имеющим верхнюю плоскость, совпадающую с плоскостью верхнего торца цилиндрического стакана для обеспечения гарантированного воздушного зазора между верхним и рядом промежуточных магнитов при установке подвижного верхнего магнита на эту плоскость, кроме того, в удерживающей втулке и в ряде удерживающих колец выполнены сквозные отверстия, соосные пазам верхней и нижней секций корпуса, в которых расположены направляющие стержни, а в верхнем торце удерживающей втулки выполнено уширение внутренней полости, стыкуемое с центральным кольцевым окончанием верхней секции корпуса.To solve the technical problem, a magnetic vibration damper in the third embodiment is proposed, containing the upper and lower sections of the cylindrical hollow body, as well as the upper and lower magnets coaxially mounted along the oscillation axis and placed by opposite poles to each other, one of which is installed with the possibility of limited axial displacement. What is new is that the upper section of the housing is made with protruding peripheral and central annular endings and is installed with the ability of reciprocating vibration displacement together with the upper magnet by means of force and geometric closures with the lower section of the housing through at least a pair of symmetrical guide rods placed in coaxial end grooves of the upper and lower sections of the housing, while the rod is fixed in the groove on one side and reciprocating on the other ning is installed in the opposite groove to a depth h, which is the maximum stroke of the upper section during its vibration displacement, closure is also carried out by connecting the peripheral annular end to a cylindrical cup equipped with an annular bottom protrusion having a through central hole and adjacent to the outer wall of the lower section of the housing, which made a transverse protrusion, limiting the vibration displacement of the upper section of the housing by engaging the annular bottom protrusion of the cylindrical glass When it is displaced beyond the transverse protrusion of the lower section of the housing with a restriction distance less than or equal to the value of h, a lower magnet is mounted on the transverse protrusion of the lower section of the housing, which is fixed by a retaining ring resting on it, mounted on the lower section of the housing with the height of their upper ends, on which is mounted a coaxially arranged row of retaining rings provided with end protrusions, on which a series of movable intermediate permanent magnets are coaxially placed, interchangeably mounted by opposite poles to each other and to the upper and lower magnets, as well as with gaps between them, each intermediate magnet, except for the upper one, is fixed by a shockproof ring mounted on the corresponding retaining ring and limiting together with it the spontaneous attraction of the magnets on the upper holding The ring is equipped with a retaining sleeve, provided with an external transverse protrusion, on which an upper intermediate magnet is mounted, which is fixed by resting on its tuning sleeve mounted on a holding sleeve and provided with an external transverse protrusion having a top plane coinciding with the plane of the upper end of the cylindrical glass to ensure a guaranteed air gap between the upper and a number of intermediate magnets when installing a movable upper magnet on this plane, in addition, in the holding the bushing and in a number of retaining rings are provided with through holes aligned with the grooves of the upper and lower sections of the housing, in which the guide rods are located, and the upper end of the retaining sleeve formed broadening inner cavity, a central annular abutting the upper end of the body portion.
Согласно изобретению, удерживающие кольца выполнены с возможностью осевого входа друг в друга и в удерживающую втулку при помощи соединения паз-гребень.According to the invention, the retaining rings are configured to axially enter each other and into the retaining sleeve by means of a groove-comb connection.
Согласно изобретению, нижнее удерживающее кольцо выполнено с возможностью осевого входа в нижнюю секцию корпуса при помощи соединения паз-гребень.According to the invention, the lower holding ring is made with the possibility of axial entry into the lower section of the housing by means of a groove-comb connection.
Согласно изобретению, между противоударными кольцами и промежуточными магнитами, установлены упругие прокладки.According to the invention, between the shock rings and the intermediate magnets, elastic gaskets are installed.
Согласно изобретению, периферийное кольцевое окончание верхней секции корпуса соединено со стаканом посредством, по меньшей мере, одной промежуточной втулки.According to the invention, the peripheral annular end of the upper section of the housing is connected to the glass by means of at least one intermediate sleeve.
Согласно изобретению, направляющий стержень выполнен составным, как минимум, из двух секций, собранных между собой при помощи резьбового соединения.According to the invention, the guide rod is made integral of at least two sections assembled together using a threaded connection.
Согласно изобретению, секции стержня собраны при помощи быстроразъемного соединения.According to the invention, the stem sections are assembled using a quick coupler.
Согласно изобретению, элементы виброгасителя, взаимодействующие с магнитным полем верхнего, нижнего и/или промежуточных магнитов, частично или полностью выполнены из немагнитного материала.According to the invention, the elements of the vibration damper interacting with the magnetic field of the upper, lower and / or intermediate magnets are partially or completely made of non-magnetic material.
Сущность изобретений поясняется чертежами. На фиг. 1 представлено продольное сечение магнитного виброгасителя в первом варианте исполнения; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 представлено продольное сечение магнитного виброгасителя во втором варианте исполнения; на фиг. 4 и 5 представлено продольное сечение магнитного виброгасителя в третьем варианте исполнения; на фиг. 6 - выносной элемент Б на фиг. 4.The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a longitudinal section of a magnetic vibration damper in a first embodiment; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one; in FIG. 3 shows a longitudinal section of a magnetic vibration damper in a second embodiment; in FIG. 4 and 5 show a longitudinal section of a magnetic vibration damper in a third embodiment; in FIG. 6 - remote element B in FIG. 4.
Магнитный виброгаситель во всех вариантах исполнения посредством переводников и муфт (не показаны) соединяют с колонной бурильных труб (или с другим оборудованием или инструментом по необходимости) и долотом (не показано), преимущественно над которым его устанавливают.The magnetic vibration damper in all versions, by means of adapters and couplings (not shown) is connected to the drill pipe string (or to other equipment or tools as necessary) and a chisel (not shown), mainly above which it is installed.
Магнитный виброгаситель в первом варианте исполнения (фиг. 1) содержит верхнюю секцию цилиндрического полого корпуса 1 - с периферийным и центральным кольцевыми окончаниями 2 и 3 соответственно - свободно поставленную на концентричную ей нижнюю секцию цилиндрического полого корпуса 4, имеющую на внешней стороне поперечный выступ 5. Секции корпуса 1 и 4 имеют силовое и геометрическое замыкания, обеспеченные через, по меньшей мере, пару симметричных направляющих стержней 6, установленных в соосных торцевых пазах 7 и 8 секций 1 и 4 соответственно, например, резьбовым соединением паза 7 и стержня 6, что также обеспечивает центровку секций 1 и 4. При этом стержни 6 входят в пазы 8 на глубину h, являющуюся величиной максимального хода (максимальной длиной вибросмещения) верхней секции 1. Замыкание секций 1 и 4 также обеспечено посредством соединения (преимущественно резьбового) периферийного окончания 2 с цилиндрическим стаканом 9, имеющим кольцевой донный выступ 10 со сквозным центральным отверстием, примыкающий к внешней стенке нижней секции корпуса 4, ограничивающей поперечным выступом 5 вибросмещение верхней секции корпуса 1 посредством зацепления донного выступа 10 цилиндрического стакана 9 при его смещении за поперечный выступ 5. Этим обеспечено расстояние ограничения между выступами 5 и 10, меньшее или равное максимальной величине хода h. На выступе 5 установлен кольцевой со ступенчатым верхним торцом нижний магнит 11, который зафиксирован поставленной на него настроечной втулкой 12, установленной на нижней секции корпуса 4, например, с помощью резьбового соединения. Настроечная втулка 12 имеет наружный поперечный выступ 13, плоскость верхнего торца которого совпадает с плоскостью верхнего торца стакана 9, на которую установлен кольцевой верхний магнит 14, причем магниты 11 и 14 установлены разноименными полюсами друг к другу и в общем случае с минимальным магнитным воздушным зазором. Плоскость установки верхнего магнита 14 расположена выше нижнего магнита 11, чем обеспечен гарантированный воздушный зазор Δ между ними. При этом на торцах верхнего магнита 14 могут быть установлены наборы упругих, например резиновых, колец 15, обеспечивающих дополнительный воздушный магнитный зазор Δ*, и которые могут иметь сквозные сегментарные отверстия, выполненные равномерно между периферийной и центральной частями кольца 15 (фиг. 2). В верхнем торце нижней секции корпуса 4 выполнено уширение 16 внутренней полости, стыкуемое с центральным кольцевым окончанием 3. а между ними установлена уплотнительная гофра 17. На выступ 10 может быть установлено тарельчатое, преимущественно резиновое уплотнение 18, размещенное между цилиндрическим стаканом 9 и нижней секцией корпуса 4, а сверху на него может быть поставлено утяжеляющее кольцо 19. При этом расстояние ограничения максимальной длины вибросмещения h образуется либо между поперечным выступом 5 и уплотнением 18, либо между поперечным выступом 5 и утяжеляющем кольцом 19. В пазах 8 могут быть установлены тонкослойные резинометаллические элементы 20. На направляющем стержне 6 может быть установлена резиновая цилиндрическая обкладка 21, причем нефиксированный конец стержня 6 выполнен с уширением для фиксации обкладки 21. Нижний магнит 11 может быть выполнен электромагнитом, провода (не показаны) от которого выведены между нижней секцией корпуса 4 и цилиндрическим стаканом 9, либо между тарельчатым уплотнением 18 и цилиндрическим стаканом 9. Питание электромагнита может осуществляться, например, от забойной телеметрической системы или другого источника энергии (не показаны). Нижний магнит 11 и/или верхний магнит 14 могут быть выполнены в виде скрепленной по конфигурации Хальбаха сборки магнитов с увеличением магнитного поля внутри сборки в сторону верхнего 14 или нижнего 11 магнита соответственно. Элементы виброгасителя, взаимодействующие с магнитным полем нижнего 11 и/или верхнего 14 магнита, могут быть частично (например, наплавкой) или полностью выполнены из немагнитного материала, например, из немагнитных: стали, чугуна, сплавов, цветных металлов. Магниты 11 и 14 могут помещаться в магнитопроницаемые кожухи (не показано), также на них может быть нанесено гидрофобное покрытие. Материал магнитов 11 и 14 выбирают преимущественно с высокой величиной энергии магнитного поля, например NdFeB.The magnetic vibration damper in the first embodiment (Fig. 1) contains the upper section of the cylindrical hollow body 1 - with peripheral and central
Магнитный виброгаситель во втором варианте исполнения (фиг. 3) содержит верхнюю секцию цилиндрического полого корпуса 1 - с периферийным и центральным кольцевыми окончаниями 2 и 3 соответственно - свободно поставленную на концентричную ей удерживающую втулку 22, в свою очередь, свободно поставленную на концентричную им нижнюю секцию цилиндрического полого корпуса 4, имеющую на внешней стороне поперечный выступ 5. Секции 1 и 4 корпуса имеют силовое и геометрическое замыкания, обеспеченные через, по меньшей мере, пару симметричных направляющих стержней 6, установленных в соосных торцевых пазах 7 и 8 секций 1 и 4 соответственно, например, резьбовым соединением паза 7 и стержня 6, В удерживающей втулке 22 выполнено сквозное отверстие 23, соосное пазам 7 и 8, в которых расположены стержни 6 для центровки секций 1 и 4 и удерживающей втулки 22. В верхнем торце удерживающей втулки 22 выполнено уширение 16 внутренней полости, стыкуемое с центральным кольцевым окончанием 3, при этом между ними может быть установлена уплотнительная гофра 17. Стержни 6 входят в пазы 8 на глубину h, являющуюся величиной максимального хода (максимальной длиной вибросмещения) верхней секции 1. Замыкание секций 1 и 4 также обеспечено посредством соединения (преимущественно резьбового) периферийного окончания 2 с цилиндрическим стаканом 9, имеющим кольцевой донный выступ 10 со сквозным центральным отверстием, примыкающий к внешней стенке нижней секции корпуса 4, ограничивающей поперечным выступом 5 вибросмещение верхней секции корпуса 1 посредством зацепления донного выступа 10 цилиндрического стакана 9 при его смещении за поперечный выступ 5. Этим обеспечено расстояние ограничения между выступами 5 и 10, меньшее или равное максимальной величине хода h. На выступе 5 установлен кольцевой со ступенчатым верхним торцом нижний магнит 11, который зафиксирован поставленным на него фиксирующим кольцом 24, установленным (например, с помощью резьбового соединения) на нижней секции корпуса 4 с совпадающим по высоте расположением их верхних торцов, на которые поставлена удерживающая втулка 22, снабженная снаружи поперечным выступом 25, на который установлен промежуточный подвижный постоянный магнит 26, выполненный кольцевым со ступенчатыми торцами, причем магниты 11 и 26 установлены разноименными полюсами концентрично друг к другу с минимальным магнитным воздушным зазором. Промежуточный магнит 26 зафиксирован опирающейся на него настроечной втулкой 12, установленной например, с помощью резьбового соединения на удерживающей втулке 22 и снабженной наружным поперечным выступом 13, плоскость верхнего торца которого совпадает с плоскостью верхнего торца стакана 9, на которую установлен кольцевой верхний магнит 14, причем магниты 14 и 26 установлены разноименными полюсами концентрично друг к другу с минимальным магнитным воздушным зазором. Плоскость установки верхнего магнита 14 расположена выше промежуточного магнита 26, чем обеспечен гарантированный воздушный зазор Δ между ними. При этом на торцах верхнего магнита 14 могут быть установлены наборы упругих резиновых колец 15, обеспечивающих дополнительный воздушный магнитный зазор Δ*, и которые могут иметь сквозные сегментарные отверстия, выполненные равномерно между периферийной и центральной частями кольца 15. Между нижним магнитом 11 и фиксирующим кольцом 24, а также между промежуточным магнитом 26 и настроечной втулкой 12 может быть установлена, по меньшей мере, одна упругая прокладка 27. С целью дополнительного центрирования секций 1 и 4 и удерживающий втулки 22, а также герметизации рабочей полости виброгасителя с магнитами 11, 14 и 26 удерживающая втулка 22 может быть выполнена с возможностью осевого входа в нижнюю секцию корпуса 4 при помощи соединения паз-гребень. На выступ 10 может быть установлено тарельчатое резиновое уплотнение 18, размещенное между цилиндрическим стаканом 9 и нижней секцией корпуса 4, при этом расстояние ограничения максимальной длины вибросмещения h образуется между поперечным выступом 5 и уплотнением 18. В пазах 8 могут быть установлены тонкослойные резинометаллические элементы 20. На стержне 6 может быть установлена резиновая цилиндрическая обкладка 21, причем нефиксированный конец стержня 6 выполнен с уширением для фиксации обкладки 21. Нижний магнит 11 может быть выполнен электромагнитом, провода (не показаны) которого выведены между нижней секцией 4 корпуса и цилиндрическим стаканом 9, либо между тарельчатым уплотнением 18 и цилиндрическим стаканом 9. Питание электромагнита может осуществляться, например, от забойной телеметрической системы или другого источника энергии (не показаны). Нижний магнит 11 и/или верхний магнит 14 могут быть выполнены в виде скрепленной по конфигурации Хальбаха сборки магнитов с увеличением магнитного поля внутри сборки в сторону промежуточного магнита 26. Элементы виброгасителя, взаимодействующие с магнитным полем нижнего 11, верхнего 14 и/или промежуточного 26 магнита, могут быть частично (например, наплавкой) или полностью выполнены из немагнитного материала, например, из немагнитных: стали, чугуна, сплавов, цветных металлов. Магниты 11, 14 и 26 могут помещаться в магнитопроницаемые кожухи (не показано), также на них может быть нанесено гидрофобное покрытие. Материал магнитов 11, 14 и 26 выбирают преимущественно с высокой величиной энергии магнитного поля, например NdFeB.The magnetic vibration damper in the second embodiment (Fig. 3) contains the upper section of the cylindrical hollow body 1 - with peripheral and central annular ends 2 and 3, respectively - freely placed on the concentric holding
Магнитный виброгаситель в третьем варианте исполнения (фиг. 4 и 5) содержит верхнюю секцию цилиндрического полого корпуса 1 - с периферийным и центральным кольцевыми окончаниями 2 и 3 соответственно - свободно поставленную на концентричную ей удерживающую втулку 22, в свою очередь, свободно поставленную на концентричный им ряд удерживающих колец 28, в свою очередь, свободно поставленный на концентричную им нижнюю секцию цилиндрического полого корпуса 4, имеющую на внешней стороне поперечный выступ 5. Секции 1 и 4 корпуса имеют силовое и геометрическое замыкания, обеспеченные через, по меньшей мере, пару симметричных направляющих стержней 6, установленных в соосных торцевых пазах 7 и 8 секций 1 и 4 соответственно, например, резьбовым соединением паза 7 и стержня 6, В удерживающей втулке 22 и ряде удерживающих колец 28 выполнены сквозные отверстия 23, соосные пазам 7 и 8, в которых расположены стержни 6 для центровки секций 1 и 4, удерживающей втулки 22 и ряда удерживающих колец 28. А в верхнем торце удерживающей втулки 22 выполнено уширение 16 внутренней полости, стыкуемое с центральным кольцевым окончанием 3, при этом между ними может быть установлена уплотнительная гофра 17. Стержни 6 входят в пазы 8 на глубину h, являющуюся величиной максимального хода (максимальной длиной вибросмещения) верхней секции 1. Замыкание секций 1 и 4 также обеспечено посредством соединения (преимущественно резьбового) периферийного окончания 2 с цилиндрическим стаканом 9, имеющим кольцевой донный выступ 10 со сквозным центральным отверстием, примыкающий к внешней стенке нижней секции корпуса 4, ограничивающей поперечным выступом 5 вибросмещение верхней секции корпуса 1 посредством зацепления донного выступа 10 цилиндрического стакана 9 при его смещении за поперечный выступ 5. Этим обеспечено расстояние ограничения между выступами 5 и 10, меньшее или равное максимальной величине хода h. На выступе 5 установлен кольцевой со ступенчатым верхним торцом нижний магнит 11, который зафиксирован поставленным на него фиксирующим кольцом 24, установленным (например, с помощью резьбового соединения) на нижней секции корпуса 4 с совпадающим по высоте расположением их верхних торцов, на которые установлен концентрично расположенный ряд удерживающих колец 28, снабженных торцевыми выступами 29, на которых концентрично размещен ряд подвижных промежуточных постоянных магнитов 30, выполненных кольцевыми со ступенчатыми торцами и последовательно установленных противоположными полюсами друг к другу, а также к нижнему магниту 11, причем каждый промежуточный магнит из ряда 30, кроме верхнего, зафиксирован противоударным кольцом 31, установленным (например, с помощью резьбового соединения) на соответствующем кольце из ряда удерживающих 28 (фиг. 6) и ограничивающим совместно с ним самопроизвольное притяжение магнитов 11 и 30. На верхнее кольцо из ряда удерживающих 28 установлена удерживающая втулка 22, снабженная снаружи поперечным выступом 25, на который установлен верхний магнит из ряда промежуточных 30, который зафиксирован опирающейся на него настроечной втулкой 12, установленной (например, с помощью резьбового соединения) на удерживающей втулке 22 и снабженной наружным поперечным выступом 13, плоскость верхнего торца которого совпадает с плоскостью верхнего торца стакана 9, на которую установлен кольцевой верхний магнит 14, причем магниты 14 и 30 установлены разноименными полюсами концентрично друг к другу с минимальным магнитным воздушным зазором. Плоскость установки верхнего магнита 14 расположена выше ряда промежуточных магнитов 30, чем обеспечен гарантированный воздушный зазор Δ между ними. При этом на торцах верхнего магнита 14 могут быть установлены наборы упругих резиновых колец 15, обеспечивающих дополнительный воздушный магнитный зазор Δ*, и которые могут иметь сквозные сегментарные отверстия, выполненные равномерно между периферийной и центральной частями кольца 15. Между нижним магнитом 11 и фиксирующим кольцом 24, между каждым промежуточным магнитом 30 и противоударным кольцом 31, а также между верхним магнитом из ряда промежуточных 30 и настроечной втулкой 12 может быть установлена, по меньшей мере, одна упругая прокладка 27 (рис. 6). С целью дополнительного центрирования секций 1 и 4, удерживающей втулки 22 и ряда удерживающих колец 28, а также герметизации рабочей полости виброгасителя с магнитами 11, 14 и 30 при помощи соединения паз-гребень удерживающие кольца 28 могут быть выполнены с возможностью осевого входа друг в друга и в удерживающую втулку 22, а нижнее кольцо из ряда удерживающих 28 выполнено с дополнительной возможностью осевого входа в нижнюю секцию корпуса 4. На выступ 10 может быть установлено тарельчатое резиновое уплотнение 18, размещенное между цилиндрическим стаканом 9 и нижней секцией 4 корпуса, при этом расстояние ограничения максимальной длины вибросмещения h образуется между поперечным выступом 5 и уплотнением 18. В пазах 8 могут быть установлены тонкослойные резинометаллические элементы 20. На стержне 6 может быть установлена цилиндрическая обкладка 21, причем нефиксированный конец стержня 6 выполнен с уширением для фиксации обкладки 21. Нижний магнит 11 может быть выполнен электромагнитом, провода (не показаны) которого выведены между нижней секцией 4 корпуса и цилиндрическим стаканом 9, либо между тарельчатым уплотнением 18 и цилиндрическим стаканом 9. Питание электромагнита может осуществляться, например, от забойной телеметрической системы или другого источника энергии (не показаны). Для увеличения количества магнитов в ряде промежуточных магнитов 30 стержень 6 может быть выполнен сплошным или составным, по меньшей мере, из двух секций, собранных между собой при помощи резьбового и/или быстроразъемного соединения, а периферийное кольцевое окончание 2 может быть соединено с цилиндрическим стаканом 9 посредством, по меньшей мере, одной промежуточной втулки 32 с помощью резьбового соединения (фиг. 5). Нижний магнит 11 и/или верхний магнит 14 могут быть выполнены в виде скрепленной по конфигурации Хальбаха сборки магнитов с увеличением магнитного поля внутри сборки в сторону ряда промежуточных магнитов 30. Элементы виброгасителя, взаимодействующие с магнитным полем нижнего 11, верхнего 14 и/или ряда промежуточных магнитов 30, могут быть частично (например, наплавкой) или полностью выполнены из немагнитного материала, например, из немагнитных: стали, чугуна, сплавов, цветных металлов. Магниты 11, 14 и 30 могут помещаться в магнитопроницаемые кожухи (не показано), также на них может быть нанесено гидрофобное покрытие. Материал магнитов 11, 14 и 30 выбирают преимущественно с высокой величиной энергии магнитного поля, например NdFeB.The magnetic vibration damper in the third embodiment (Fig. 4 and 5) contains the upper section of the cylindrical hollow body 1 - with peripheral and central annular ends 2 and 3, respectively - freely placed on the concentric holding
Магнитный виброгаситель работает под действием динамических, в частности, вибрационных нагрузок от забойного бурового оборудования и инструмента, например долота, следующим образом.Magnetic vibration damper operates under the action of dynamic, in particular, vibration loads from downhole drilling equipment and tools, such as bits, as follows.
При работе устройства в первом варианте исполнения воспринятое нижней секцией корпуса 4 внешнее возмущение вызывает вибросмещение верхней секции 1 ввиду их раздельного исполнения и передачи ей силового импульса. Учитывая, что на каждой секции корпуса 4 и 1 закреплены обращенные друг к другу разноименными полюсами магниты 11 и 14 соответственно, не имеющие возможности собственного независимого от секций 4 или 1 перемещения, то при смещении этих секций друг относительно друга сила введенных во взаимодействие магнитов 11 и 14 стремится вернуть смещаемый магнит и, соответственно, смещаемую секцию. Этому же возвращению одновременно способствует и сила тяжести верхней секции 1 с вышележащей бурильной колонной (не показана), а также сила трения при движении колонны.When the device is in the first embodiment, the external disturbance perceived by the lower section of the
Стержни 6 и стакан 9 выполняют функцию направляющих при вибросмещении секций 1 или 4 и препятствуют их поперечным смещениям друг относительно друга. А при достижении установленной величины максимального хода h верхней секции 1 при ее вибросмещении она посредством донного выступа 10 стакана 9 подцепляет нижнюю секцию корпуса 4 за поперечный выступ 5, ввиду установленного расстояния ограничения между выступами 5 и 10, меньшего, либо равного h. Часть энергии, возникающая при обратном движении верхней секции 1 с колонной, демпфируется в тонкослойных резинометаллических элементах 20 при постановке на них стержней 6.The
Дополнительным зазором Δ*, созданным при помощи колец 15, возможно регулирование эксплуатационных характеристик виброгасителя путем перекладывания колец 15 по торцам верхнего магнита 14, что приводит к изменению начальной силы притяжения магнитов 11 и 14. В общем случае сила взаимного притяжения магнитов Fm обратно пропорциональна общему зазору в 4-ой степени:An additional gap Δ * created using the
При обычном режиме бурения передача крутящего момента и части осевой нагрузки на долото (не показано) через виброгаситель осуществляется при помощи стержней 6. При спускоподъемных операциях бурильной колонны стакан 9 донным выступом 10 зацепляется за поперечный выступ 5 нижней секции корпуса 4, и таким образом транспортируют нижележащую часть колонны. Этими приемами, в частности, обеспечивается работоспособность забойного оборудования и инструмента (не показаны) с магнитным виброгасителем.In the normal drilling mode, the torque and part of the axial load on the bit (not shown) are transmitted through the vibration damper using the
При работе устройства во втором варианте исполнения воспринятое нижней секцией корпуса 4 внешнее возмущение вызывает вибросмещение удерживающей втулки 22 и далее верхней секции 1 ввиду их раздельного исполнения и передачи им силового импульса. Учитывая, что на каждой секции корпуса 4 и 1 закреплены магниты 11 и 14 соответственно, а между ними на втулке 22 установлен обращенный к этим магнитам противоположными полюсами промежуточный магнит 26, не имеющие возможности собственного независимого от секций 4 или 1, либо втулки 22 перемещения, то при смещении этих секций и втулки друг относительно друга сила введенных во взаимодействие магнитов 11, 26 и 14 стремится вернуть смещаемый магнит и, соответственно, смещаемую втулку или секцию. Этому же возвращению одновременно способствует и силы тяжести втулки 22 и верхней секции 1 с вышележащей бурильной колонной (не показана), а также сила трения при движении колонны.When the device is operated in the second embodiment, the external disturbance perceived by the lower section of the
Стержни 6 и стакан 9 выполняют функцию направляющих при вибросмещении секций 1 или 4, а также втулки 22 и препятствуют их поперечным смещениям друг относительно друга. А при достижении установленной величины максимального хода h верхней секции 1 при ее вибросмещении она посредством донного выступа 10 стакана 9 подцепляет нижнюю секцию корпуса 4 за поперечный выступ 5, ввиду установленного расстояния ограничения между выступами 5 и 10, меньшего, либо равного h. Часть энергии, возникающая при обратном движении верхней секции 1 с колонной, демпфируется в тонкослойных резинометаллических элементах 20 при постановке на них стержней 6.The
Дополнительным зазором Δ*, созданным при помощи колец 15, возможно регулирование эксплуатационных характеристик виброгасителя путем перекладывания колец 15 по торцам верхнего магнита 14, что приводит к изменению начальной силы притяжения магнитов 26 и 14. В общем случае сила взаимного притяжения магнитов Fm обратно пропорциональна общему зазору в 4-ой степени:An additional gap Δ * created using the
При обычном режиме бурения передача крутящего момента и части осевой нагрузки на долото (не показано) через виброгаситель осуществляется при помощи стержней 6. При спускоподъемных операциях бурильной колонны стакан 9 донным выступом 10 зацепляется за поперечный выступ 5 нижней секции корпуса 4, и таким образом транспортируют нижележащую часть колонны. Этими приемами, в частности, обеспечивается работоспособность забойного оборудования и инструмента (не показаны) с магнитным виброгасителем.In the normal drilling mode, the torque and part of the axial load on the bit (not shown) are transmitted through the vibration damper using the
При работе устройства в третьем варианте исполнения воспринятое нижней секцией корпуса 4 внешнее возмущение вызывает вибросмещение ряда удерживающих колец 28, удерживающей втулки 22 и далее верхней секции 1 ввиду их раздельного исполнения и передачи им силового импульса. Учитывая, что на каждой секции корпуса 4 и 1 закреплены магниты 11 и 14 соответственно, а между ними на кольцах 28 и втулке 22 установлен обращенный к этим магнитам и к друг другу противоположными полюсами ряд промежуточных магнитов 30, не имеющих возможности собственного независимого от секций 4 или 1, колец 28 или втулки 22 перемещения, то при смещении этих секций, колец и втулки друг относительно друга сила введенных во взаимодействие магнитов 11, 30 и 14 стремится вернуть смещаемый магнит и, соответственно, смещаемые кольца, втулку или секцию. Этому же возвращению одновременно способствует и силы тяжести колец 28, втулки 22 и верхней секции 1 с вышележащей бурильной колонной (не показана), а также сила трения при движении колонны.When the device is operated in the third embodiment, the external disturbance perceived by the lower section of the
Стержни 6 и стакан 9 выполняют функцию направляющих при вибросмещении секций 1 или 4, ряда колец 28, а также втулки 22 и препятствуют их поперечным смещениям друг относительно друга. А при достижении установленной величины максимального хода h верхней секции 1 при ее вибросмещении она посредством донного выступа 10 стакана 9 подцепляет нижнюю секцию корпуса 4 за поперечный выступ 5, ввиду установленного расстояния ограничения между выступами 5 и 10, меньшего, либо равного h. Часть энергии, возникающая при обратном движении верхней секции 1 с колонной, демпфируется в тонкослойных резинометаллических элементах 20 при постановке на них стержней 6.The
Дополнительным зазором Δ*, созданным при помощи колец 15, возможно регулирование эксплуатационных характеристик виброгасителя путем перекладывания колец 15 по торцам верхнего магнита 14, что приводит к изменению начальной силы притяжения магнитов 26 и 14. В общем случае сила взаимного притяжения магнитов Fm обратно пропорциональна общему зазору в 4-ой степени:An additional gap Δ * created using the
При этом силу взаимного притяжения секций 1 и 4, колец 28 и втулки 22 можно регулировать путем изменения количества магнитов в ряду промежуточных 30.The force of mutual attraction of
При обычном режиме бурения передача крутящего момента и части осевой нагрузки на долото (не показано) через виброгаситель осуществляется при помощи стержней 6. При спускоподъемных операциях бурильной колонны стакан 9 донным выступом 10 зацепляется за поперечный выступ 5 нижней секции корпуса 4, и таким образом транспортируют нижележащую часть колонны. Этими приемами, в частности, обеспечивается работоспособность забойного оборудования и инструмента (не показаны) с магнитным виброгасителем.In the normal drilling mode, the torque and part of the axial load on the bit (not shown) are transmitted through the vibration damper using the
Таким образом, результатом использования предлагаемой группы изобретений является создание эффективного магнитного виброгасителя для гашения колебаний бурового оборудования и инструмента путем его конструктивного усовершенствования, расширяющего его эксплуатационные и функциональные возможности, а также увеличивающего его надежность, в частности, за счет: исключения несущих нагрузку упругих связей; увеличения количества взаимодействующих магнитов, а также улучшения качества их взаимодействия; возможности регулирования изначальных параметров устройства; полной автономности и практически не требуемого технического обслуживания виброгасителя.Thus, the result of using the proposed group of inventions is the creation of an effective magnetic vibration damper for damping the vibrations of drilling equipment and tools by constructive improvement, expanding its operational and functional capabilities, as well as increasing its reliability, in particular, due to: elimination of load-bearing elastic ties; increasing the number of interacting magnets, as well as improving the quality of their interaction; the ability to control the initial parameters of the device; full autonomy and virtually no maintenance required of the vibration damper.
Claims (31)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019113396A RU2708532C1 (en) | 2019-04-29 | 2019-04-29 | Magnetic vibration absorber (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019113396A RU2708532C1 (en) | 2019-04-29 | 2019-04-29 | Magnetic vibration absorber (versions) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2708532C1 true RU2708532C1 (en) | 2019-12-09 |
Family
ID=68836766
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019113396A RU2708532C1 (en) | 2019-04-29 | 2019-04-29 | Magnetic vibration absorber (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2708532C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2785427C1 (en) * | 2022-08-24 | 2022-12-07 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Adjustable vibration damper |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4101008A (en) * | 1976-01-31 | 1978-07-18 | International Business Machines Corporation | Arrangement for absorbing vibrations |
SU1579975A1 (en) * | 1988-06-14 | 1990-07-23 | Башкирский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Dumper longitudinal and torsional oscillations |
CN108625799A (en) * | 2017-03-24 | 2018-10-09 | 中国石油化工股份有限公司 | Damper |
-
2019
- 2019-04-29 RU RU2019113396A patent/RU2708532C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4101008A (en) * | 1976-01-31 | 1978-07-18 | International Business Machines Corporation | Arrangement for absorbing vibrations |
SU1579975A1 (en) * | 1988-06-14 | 1990-07-23 | Башкирский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Dumper longitudinal and torsional oscillations |
CN108625799A (en) * | 2017-03-24 | 2018-10-09 | 中国石油化工股份有限公司 | Damper |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2785427C1 (en) * | 2022-08-24 | 2022-12-07 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Adjustable vibration damper |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9290996B2 (en) | Radial vibrational apparatus | |
KR101184283B1 (en) | A damping-control device filled with the Magnetorheological fluid and an engine mount equipped with thereof | |
US20120247832A1 (en) | System, method and apparatus for protecting downhole components from shock and vibration | |
CN103711825A (en) | Shock absorber | |
CN102367858A (en) | Magneto-rheological friction type hybrid damper | |
CN115667755A (en) | Damper assembly and machine for such a damper assembly | |
CN102094928B (en) | Fluid damper | |
RU2708532C1 (en) | Magnetic vibration absorber (versions) | |
CN103590320B (en) | A kind of vibration absorbing device for staying cables of bridge of cable-stayed bridge | |
CN202220821U (en) | Magneto-rheological type and friction type mixed damper | |
CN101070893A (en) | Magnetic-fluid change type regulation-liquid column damper | |
CN102102732B (en) | Leakage-free fluid damper | |
CN114101801A (en) | Damping vibration reduction cutter | |
RU97162U1 (en) | SHOCK ABSORBER | |
KR100487068B1 (en) | System for isolating vibration and noise using magnetorheological fluid damper | |
EP2578795A1 (en) | Damper unit and drill string system comprising such a damper unit | |
CN203890884U (en) | Arc-shaped locus friction damper | |
RU2636438C1 (en) | Pack of ring springs with damper | |
CN114809922B (en) | Jet impact type oscillator with adjustable frequency | |
CN101839298B (en) | Double-cylinder magneto-rheological damper | |
KR102024366B1 (en) | Vibration reduction apparatus using magnetic force | |
CN211008491U (en) | Transverse vibration avoiding tool | |
CA2735619A1 (en) | System, method and apparatus for protecting downhole components from shock and vibration | |
CN111502558A (en) | Adjustable vibration suppression and wireless transmission integrated tubular column for oil pipe | |
JPH09317713A (en) | Hydraulic cylinder device |