UA123120U

UA123120U - DYNAMIC LOADING CONTROL DEVICE

Info

Publication number: UA123120U
Application number: UAU201708768U
Authority: UA
Inventors: Віктор Михайлович Світлицький; Петро Іванович Огородніков; Андрій Ярославович Польовий
Original assignee: Віктор Михайлович Світлицький; Петро Іванович Огородніков; Андрій Ярославович Польовий
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2018-02-12

Abstract

Пристрій регулювання динамічного навантаження на вибій, який включає корпус, вузол передачі крутного моменту, який трансформує крутний момент в осьове навантаження і пружний елемент, причому він додатково обладнаний вихровою камерою для створення кавітаційного режиму.A device for controlling the dynamic load on the bottom, which includes a housing, a torque transmission unit that transforms the torque into an axial load and an elastic element, and it is further equipped with a vortex chamber to create a cavitation mode.

Description

Корисна модель належить до технічних засобів буріння свердловин, а саме до вузлів зміни динамічного стану бурильної колони і підвищення показників роботи долота.The useful model belongs to the technical means of drilling wells, namely to the nodes of changing the dynamic state of the drill string and improving the performance of the bit.

Відомий наддолотний амортизатор |(А.с. СССР Мо 386122, МПК Е21В 17/06, публ. 14.06.73, бюл. Мо 26)|, який включає в себе корпус, ствол, вузол передачі крутного моменту у вигляді гвинтової пари, пружні елементи виконані у вигляді пружних тонкостінних оболонок з наповнювачем. Гвинтова пара розташована над долотом і приймає тільки реактивні збурення від нього. Вона опирається на пружний елемент і виконує віброзахисні функції.The well-known superchisel shock absorber |(A.s. USSR Mo 386122, MPK E21B 17/06, publ. 14.06.73, Bull. Mo 26)|, which includes a body, a barrel, a torque transmission unit in the form of a screw pair, elastic the elements are made in the form of elastic thin-walled shells with filler. The screw pair is located above the bit and receives only reactive disturbances from it. It rests on an elastic element and performs anti-vibration functions.

Недоліком такого пристрою є неможливість використання енергії крутного моменту для зміни осьового навантаження, а також високочастотних коливань для збільшення механічної швидкості буріння.The disadvantage of such a device is the impossibility of using torque energy to change the axial load, as well as high-frequency oscillations to increase the mechanical speed of drilling.

Найбільш близьким до запропонованого є пристрій осьового навантаження (Патент УкраїниThe closest to the proposed one is the axial load device (Patent of Ukraine

Мо 72885 МПК Е218В 17/07, публ. 27.08.2012, бюл. Мо 171, що містить корпус, всередині якого на пустотілому стволі встановлені гвинтова пара та пружний елемент, який розміщений над гвинтовою парою, яка утворена гайкою і гвинтом, що виконані з лівою багатозахідною ходовою різзю. Така конструкція пристрою дає можливість інтенсифікувати взаємодію долота з вибоєм.Mo. 72885 IPC E218В 17/07, publ. 27.08.2012, Bull. Mo 171, which contains a case, inside which a screw pair and a spring element are installed on a hollow barrel, which is placed above the screw pair, which is formed by a nut and a screw, made with a left multi-turn running thread. This design of the device makes it possible to intensify the interaction of the bit with the hole.

Однак цей пристрій не споряджений кавітаційним пристроєм, що не дає можливості використати у процесі руйнування вибою високочастотних коливань, які генеруються кавітаційними процесами.However, this device is not equipped with a cavitation device, which does not make it possible to use high-frequency vibrations generated by cavitation processes in the process of breaking the hole.

Задачею технічного рішення, що пропонується, є вдосконалення пристрою з метою використання його для можливості підвищення крутого моменту і осьового навантаження при деякій зміні його установки в бурильній колоні і введення гідродинамічного випромінювача.The task of the proposed technical solution is to improve the device in order to use it for the possibility of increasing the torque and axial load with some change of its installation in the drill string and the introduction of a hydrodynamic emitter.

Поставлена задача вирішується тим, що у пристрої регулювання динамічного навантаження на вибій, який включає корпус, вузол передачі крутного моменту, який трансформує крутний момент в осьове навантаження, та пружний елемент відрізняється тим, що він додатково обладнаний вихровою камерою для створення кавітаційного режиму.The problem is solved by the fact that the device for adjusting the dynamic load on the impact, which includes a housing, a torque transmission unit that transforms the torque into an axial load, and an elastic element is distinguished by the fact that it is additionally equipped with a vortex chamber to create a cavitation mode.

За визначеної інтенсивності звукових коливань виникає режим кавітації, який дозволяє отримати необхідні концентрації короткоживучих вільних радикалів, область існування яких знаходиться в камері активатора і сприяє інтенсифікації руйнування вибою.At a certain intensity of sound vibrations, a cavitation mode occurs, which allows you to obtain the necessary concentrations of short-lived free radicals, the area of existence of which is in the activator chamber and contributes to the intensification of the destruction of the hole.

Збільшення осьового навантаження на долото і крутного моменту на ньому забезпечуєтьсяAn increase in the axial load on the bit and the torque on it is ensured

Зо вкручуванням гвинта в багатозахідну гайку, що забезпечує передачу осьового навантаження на долото через пружний елемент і гайку, яка зв'язана через корпус з останнім.By screwing a screw into a multi-turn nut, which ensures the transmission of the axial load to the bit through the elastic element and the nut, which is connected through the body to the latter.

Технічним результатом від використання пристрою є інтенсифікація процесу буріння за рахунок одночасної дії збільшення осьового навантаження і дії кінетичної енергії акустичних хвиль і кавітаційних ефектів у привибійній зоні, що призводить до руйнування пограничного шару вибою.The technical result of using the device is the intensification of the drilling process due to the simultaneous action of increasing the axial load and the action of the kinetic energy of acoustic waves and cavitation effects in the near-hole zone, which leads to the destruction of the boundary layer of the hole.

На кресленні зображено запропонований пристрій регулювання динамічного навантаження на вибій.The drawing shows the proposed device for adjusting the dynamic load on the hole.

Регулятор динамічного навантаження на вибій складається з перевідника 1, для з'єднання з бурильною колоною або з валом вибійного двигуна, сальникової гайки 2, багатозахідної гайки 3, багатозахідного несамогальмівного гвинта 4, корпуса 5, поршня 6, еластичного наповнювача першого ступеня 7, пружної оболонки першого ступеня 8, подвійного поршня 9, еластичного наповнювача другого ступеня 10, оболонки другого ступеня 11, ствола 12, гідродинамічного випромінювача звукових коливань 13, який містить тороїдальну вихрову камеру 14 з гострими закраїнами, вихідної камери гідродинамічного випромінювача 15, вихідного канала 16, спірального розширювача 17 та шарошкового долота 18.The regulator of the dynamic load on the blowout consists of a transducer 1, for connection with the drill string or with the shaft of the blowout motor, stuffing nut 2, multi-way nut 3, multi-way non-self-braking screw 4, body 5, piston 6, elastic filler of the first stage 7, elastic shell the first stage 8, the double piston 9, the elastic filler of the second stage 10, the shell of the second stage 11, the barrel 12, the hydrodynamic emitter of sound vibrations 13, which contains the toroidal vortex chamber 14 with sharp edges, the output chamber of the hydrodynamic emitter 15, the output channel 16, the spiral expander 17 and square chisel 18.

Пристрій працює наступним чином. Пристрій встановлюється між шарошковим долотом 18 зі спіральним розширювачем 17 і привідним валом вибійного двигуна або обважненими бурильними трубами (ОБТ) і з'єднується з ними через перевідник 1 та сальникову гайку 2 з гвинтом 4. При обертанні привідного вала багатозахідний несамогальмівний гвинт 4 вгвинчується у багатозахідну гайку З і осьове зусилля від нього передається через пружні елементи, які складаються з пружних оболонок першої 8 та другої 11 ступенів з розміщеними в них еластичним наповнювачем, відповідно, першого 7 та другого 10 ступенів, сполучених подвійним поршнем 9 через гідродинамічний випромінювач звукових коливань 13 (роботу якого буде розглянуто нижче) через спіральний розширювач 17 на шарошкове долото 18 і інтенсифікує його роботу. При цьому в залежності від режиму осьового навантажування може включатись один або два пружних елементи, щоб отримати віброзахист від долотних збурень.The device works as follows. The device is installed between the ball bit 18 with the spiral expander 17 and the drive shaft of the drilling motor or weighted drill pipes (OBT) and is connected to them through the adapter 1 and the packing nut 2 with the screw 4. When the drive shaft rotates, the multi-turn non-self-braking screw 4 is screwed into the multi-turn nut C and the axial force from it is transmitted through elastic elements, which consist of elastic shells of the first 8 and second 11 stages with an elastic filler placed in them, respectively, of the first 7 and second 10 stages, connected by a double piston 9 through a hydrodynamic emitter of sound vibrations 13 ( the work of which will be discussed below) through the spiral expander 17 to the ball bit 18 and intensifies its work. At the same time, depending on the mode of axial loading, one or two elastic elements may be included in order to obtain vibration protection against chisel disturbances.

Поток промивальної рідини надходить під тиском у гідродинамічний випромінювач звукових коливань 13 через ствол 12 і ділиться гострими закраїнами тороїдальної вихрової камери 14 на частини, одна з яких направляється у середину тороїдальної вихрової камери 14, дякуючи чому бо в ній виникає обертаючий струмінь, а інша частина струменя у вихідну камеру гідродинамічного випромінювача 15, де автоколивна взаємодія струменів поміж собою на виході з тороїдальної вихрової камери 14 і основним потоком генерує акустичні коливання. При визначеній інтенсивності акустичних коливань у вихідній камері гідродинамічного випромінювача 15 гідродинамічного випромінювача звукових коливань 13 виникає режим кавітації, енергію якого через вихідний канал 16 гідродинамічного випромінювача звукових коливань 13 та спіральний розширювач 17 спрямовується на шарошкове долото 18.The flow of washing liquid enters under pressure into the hydrodynamic emitter of sound vibrations 13 through the barrel 12 and is divided by the sharp edges of the toroidal vortex chamber 14 into parts, one of which is directed into the middle of the toroidal vortex chamber 14, thanks to which a rotating jet appears in it, and the other part of the jet into the output chamber of the hydrodynamic emitter 15, where the self-oscillatory interaction of the jets at the exit from the toroidal vortex chamber 14 and the main flow generates acoustic oscillations. At a certain intensity of acoustic vibrations, a cavitation mode occurs in the output chamber of the hydrodynamic emitter 15 of the hydrodynamic emitter of sound vibrations 13, the energy of which is directed to the ball chisel 18 through the output channel 16 of the hydrodynamic emitter of sound vibrations 13 and the spiral expander 17.

Таким чином, використання високочастотних коливань дозволяє інтенсифікувати процес руйнування вибою при бурінні свердловин і, як наслідок, значно збільшити механічну швидкість.Thus, the use of high-frequency oscillations makes it possible to intensify the process of the destruction of the hole when drilling wells and, as a result, to significantly increase the mechanical speed.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA A device for adjusting the dynamic load on the hole, which includes a housing, a torque transmission unit that transforms the torque into an axial load and an elastic element, which is distinguished by the fact that it is additionally equipped with a vortex chamber to create a cavitation mode.

And in t gai PI dno same shk shk rea K vd Zdrk ak Z Ak

-. zhk Z I ve UT what. 3-7 DY rai Ty and bi ok Y enny DOK - In S I I I za r Kt i K, vd kv SCHI sn y SU p-t V I tp ran V ry ih i zy ev | B a KN 147 NKYU pri eh she KN sy M iv KS idu schide; and And in Paton