ШАРНИРНЫЙ ПЕРЕВОДНИК

Полезная модель относится к буровой технике и может быть использована при бурении наклонно-направленных скважин и боковых стволов в качестве шарнирного соединения бурильной колонны или забойного двигателя.
Известно гибкое соединение бурильной колонны, включающее корпус, полый вал со сферической опорной пятой, снабженной контактирующими элементами для передачи крутящего момента, сферические подпятники, установленные в корпусе, уплотнительный элемент (патент РФ №1776282, кл. Е 21 В 7/08, 1990 г.).
Недостатком известного устройства является ненадежность уплотнения, которое обеспечивается созданием области пониженного давления при выходе потока жидкости из канала в опорной пяте в отверстие подпятника большего диаметра.
Наиболее близким техническим решением из известных является шарнирный переводник, содержащий корпус и полый вал со сферической опорной пятой, снабженные контактирующими элементами для передачи крутящего момента, например зубьями, сферические подпятники, установленные в корпусе, уплотнительный элемент, установленный в корпусе, полый шток с уплотнением (патент РФ №2192535, кл. Е 21 В 7/08, 2001 г.).
Недостатком известного устройства является ненадежность уплотнения, которое работает в зазоре переменного сечения, в условия сильной вибрации величина этого зазора изменяется хаотически и может приводить к попаданию абразивных частиц в зону контакта уплотнительного элемента и штока.
Задача полезной модели - повышение надежности работы устройства за счет кратного гарантированного решения улучшения уплотнения и повышения его несущей способности.
Поставленная задача решается за счет того, что в шарнирном переводнике, содержащем корпус, полый вал со сферической пятой, снабженные контактирующими элементами для передачи крутящего момента, например зубьями, сферические подпятники, установленные в корпусе, уплотнительный элемент выполнен в виде армированного резинового рукава, на концах которого установлены контактирующие с корпусом и полым валом металлические фитинги, снабженные уплотнениями.
Благодаря тому, что в качестве уплотнительного элемента применен рукав высокого давления, армированный металлической оплеткой в один или несколько слоев, разрывное давление которого многократно превышает рабочее давление в бурильной колонне, а современные технологии запрессовки фитингов обеспечивают надежное соединение рукава с корпусом и валом шарнирного переводника, достигается надежное уплотнение шарнирного переводника во всем диапазоне перепадов давлений на забойном двигателе до 10-15 МПа.
На фиг. 1 изображен шарнирный переводник в продольном разрезе.
Шарнирный переводник включает корпус 1 и вал 2, вал имеет сферическую пяту 3, на которой выполнены наружные зубья 4, находящиеся в зацеплении с внутренними зубьями корпуса 5. В корпусе установлен подпятник в виде колец 6 и 7, имеющих сферические поверхности, контактирующие с поверхностью сферической пяты вала. Уплотнительный элемент 8 выполнен в виде армированного рукава с запрессованными фитингами 9 и уплотнениями фитингов 10.
Работа устройства происходит следующим образом: корпус 1 и вал 2 соединяются с элементами бурильной колонны, например, с забойным двигателем и бурильной трубой. Двигатель под действием установленного на его
корпусе центратора или другого технологического элемента, отклоняется от оси бурильной трубы, при этом сферическая пята 3 поворачивается вокруг своего центра на угол, определяемый углом отклонения двигателя. Осевая нагрузка с бурильной колонны передается через кольца 6, 7 со сферической поверхностью на сферическую пяту 3 и далее на забойный двигатель и долото. Промывочная жидкость по каналу в уплотнительном рукаве 8 и фитингах 9 попадает в забойный двигатель, при этом уплотнительный элемент 8 препятствует утечке промывочной жидкости в затрубное пространство.
При использовании этого узла в компоновке с забойным двигателем, когда перепад давлений может достигать 10-15 МПа, целесообразно использовать в качестве уплотнительного элемента рукав с многослойным армированием металлической проволокой.
В компоновках с низким перепадом давлений до 1-2 МПа, например при установке шарнирного переводника в забойном двигателе между двигательной секцией и шпинделем, когда необходимо пропускать через переводник поток жидкости и приводной вал двигательной секции, для увеличения проходного сечения штока, уплотнительный элемент 8 целесообразно выполнять из рукава с однослойным металлическим или текстильным армированием.
Преимуществом заявляемого устройства по сравнению с известным является его высокая надежность работы благодаря использованию принципиально другого, более надежного уплотнения, на работу которого практически не влияет угол перекоса корпуса и вала шарнирного переводника и содержание абразивных частиц в промывочной жидкости.