Буровой вертлюг

Заявленное техническое решение относится к нефтегазопромысловому оборудованию, в частности к буровым вертлюгам, и может быть использовано при бурении и ремонте нефтяных и газовых скважин.
Из уровня техники известен буровой эксплуатационный вертлюг, содержащий неподвижную часть, включающую боковой отвод, соединенный с трубой грязевой, при этом боковой отвод выполнен в виде литой съемной детали, а место соединения грязевой трубы с боковым отводом выполнено по торцу (патент RU 11110 U1, опубликован 16.09.1999).
Известен также вертлюг для ремонтно-буровых работ, содержащий шарнирно соединенный со штропом корпус с установленным в нем на упорном подшипнике вращающимся полым стволом, неподвижный относительно корпуса узел подачи бурового раствора, а также расположенный между стволом и фланцем напорный патрубок, состоящий из грязевой трубы и блока уплотнений, узел подачи бурового раствора выполнен в виде единой монолитной детали - верхней крышки со вскрытым в ней соосно с осью вращения ствола отверстием под установку грязевой трубы, с возможностью ее замены без вывода вертлюга из эксплуатации (патент RU 109787 U1, опубликован 27.10.2011).
Общим недостатком известных технических является наличие большого количества факторов, влияющих на величину несоосности посадочных поверхностей вращающегося ствола и неподвижно закрепленной над вращающимся стволом грязевой трубы, что приводит к неравномерному и ускоренному износу грязевой трубы и последующей ее замене.
Вертлюг является узлом буровой установки, обеспечивающий подачу промывочной жидкости в подвешенную к нему колонну труб при выполнении буровых работ и при ремонте газовых и нефтяных скважин. Промывочная жидкость поступает в ствол вертлюга через патрубок, боковой отвод и грязевую трубу. В процессе эксплуатации внутренние детали вертлюга из-за контакта с бурильным раствором подвергаются абразивному износу. Это в полной мере относится и к грязевой трубе вертлюга. От долговечности и надежности вертлюга зависят успешность и качество работы всей буровой установки. Поэтому от надежности и прочности каждой его детали, в том числе и грязевой трубы в конечном итоге зависит успех всей работы по устройству и эксплуатации скважины.
Технической задачей заявленного технического решения является повышение надежности бурового вертлюга в целом.
Техническим результатом полезной модели является устранение влияния несоосности ствола, грязевой трубы и других элементов конструкции бурового вертлюга на износостойкость грязевой трубы.
Технический результат достигается тем, что в буровом вертлюге, содержащем соединенный шарнирно со штропом корпус с установленным в нем вращающимся полым стволом, неподвижный относительно корпуса и установленный над стволом узел подачи бурового раствора, состоящий из грязевой трубы и блока уплотнений, согласно полезной модели грязевая труба установлена над вращающимся полым стволом в блоке уплотнений с возможностью колебаний нижней части грязевой трубы относительно верхней его части в радиальных направлениях по отношению к оси грязевой трубы и оси ствола.
Кроме того, грязевая труба выполнена с поверхностными слоями, полученными в результате цементации и последующего хромирования.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен общий вид предлагаемого бурового вертлюга;
на фиг.2 - выносной элемент А на фиг.1 в увеличенном масштабе, вариант 1;
на фиг.3 - выносной элемент А на фиг.1 в увеличенном масштабе, вариант 2.
Буровой вертлюг содержит корпус 1 со стойкой (условно не показано), внутри корпуса 1 установлен вращающийся полый цилиндрический ствол 2 с хвостовиком, снабженным внутренней трубной резьбой 3, обеспечивающей соединение с переводником 4. На шарнирной части 5 корпуса 1 вертлюга посредством осей 6 шарнирно закреплены ветви штропа 7. На верхней части корпуса 1 установлен блок напорного уплотнения 8 и отвод 9, предназначенный для подачи бурового раствора в полую часть ствола 2. Ствол 2 установлен в корпусе 1 с возможностью вращения посредством верхнего 10 и нижнего 11 направляющих подшипников, а также опорного подшипника 12, снабженных соответствующими уплотнениями (условно не показано). В корпусе 1 над стволом 2 в блоке уплотнений 13 установлена грязевая труба 14 с возможностью колебаний нижней части грязевой трубы относительно верхней его части в радиальных направлениях по отношению к оси грязевой трубы и оси ствола. Установка грязевой трубы 14 конструктивно может быть выполнена в различных вариантах. Два из таких вариантов приведены на фиг.2 и фиг.3. По первому варианту (фиг.2) грязевая труба 14 снабжена в верхней части кольцевыми выступами 15, между которыми установлена пружинная шайба 16, удерживающая грязевую трубу 14 в корпусе блока уплотнений 13. Причем торец грязевой трубы с верхним кольцевым выступом 15 размещен с зазором L по отношению к крышке (условно не показано) корпуса блока уплотнений 13. Амплитуда радиальных колебаний нижней части грязевой трубы 14 относительно оси вращения ствола 2 зависит от величины зазора L и длины грязевой трубы, а также упругих свойств блока уплотнений 13. По второму варианту (фиг.3) верхняя торцевая часть грязевой трубы 14 выполнена с полусферическим выступом 17, контактирующим с соответствующим полусферическим углублением в корпусе блока уплотнений 13. Торец грязевой трубы 14 размещен с зазором L по отношению к крышке (условно не показано) корпуса блока уплотнений
13. Амплитуда радиальных колебаний нижней части грязевой трубы 14 относительно оси вращения ствола 2 по второму варианту также зависит от величины зазора L и длины грязевой трубы, а также упругих свойств блока уплотнений 13.
Для дополнительного повышения износостойкости грязевая труба 14 выполнена с поверхностными слоями, полученными в результате цементации и последующего хромирования. В качестве основного материала грязевой трубы 14 использована сталь марки 20Х.
Во время работы бурового вертлюга в процессе подачи бурового раствора через отвод 9, грязевую трубу 14 и вращающийся полый ствол 2 поступает во вращающуюся бурильную колонну труб. В случае какой-либо несоосности грязевой трубы 14 и ствола 2 у грязевой трубы 14 возникают радиальные колебания за счет скоростного потока бурового раствора, амплитуда которых постепенно уменьшается, когда нижняя часть грязевой трубы 14 принимает за счет радиальных колебаний принудительное соосное положение по отношению к оси вращения ствола 2. При этом устраняются причины неравномерного износа внутренней поверхности грязевой трубы 14, которая обладает дополнительной износостойкостью за счет двух поверхностных слоев твердости.
Таким образом, заявленная полезная модель позволяет повысить износостойкость грязевой трубы бурового вертлюга, а также повысить надежность бурового вертлюга в целом.