МЕХАНИЧЕСКИЙ АМОРТИЗАТОР

Предложение относится к буровой технике, а именно к устройствам для гашения радиальных и осевых вибраций, возникающих в бурильной колонне при нагрузках, возникающих при бурении скважины. Это устройство может быть использовано при бурении вертикальных, горизонтальных и наклонно направленных скважин на нефть и газ любым известным способом.
Известен амортизатор (патент RU 2015294, МПК 7 Е21В 17/17, 30.06.1994 г.), содержащий корпус, расположенный в нем ступенчатый вал, образующий с корпусом своей большей ступенью шлицевую полость и замкнутую шлицевую полость. Меньшая ступень вала образует с корпусом полость для размещения упругого элемента, выполненного в виде рядов резиновых шаров, расположенных между металлическими дисками. Между шлицевой полостью и полостью для расположения упругого элемента расположена камера гидравлической разгрузки, сообщенная с затрубным пространством каналами.
Недостатком данной конструкции амортизатора является наличие камеры гидравличеческой разгрузки, заполняющейся буровым раствором, негативно влияющего на резиновые элементы, и размывающего внутреннюю полость амортизатора.
Наиболее близким по технической сущности является гидромеханический амортизатор (патент RU 2255197, МПК 7 Е21В 17/07, опубл. в бюл. №18 от 27.06.2005 г.), содержащий корпус, в нижней части которого расположен вал, образующий с гайкой, которая взаимодействует с ним через шлицевое соединение, зазор, внутри нижней части корпуса расположены ряды амортизирующих резиновых элементов в виде шаров, которые разделены металлическими кольцами, при этом вверху нижней части корпуса с амортизирующими элементами расположен поршень, образующий с валом и верхней частью корпуса герметичную гидравлическую камеру, предназначенную для создания дополнительной амортизирующей способности и заполненную дизельным маслом, которое подается через гидропротоки, расположенные в верхней части корпуса.
Недостатком данной конструкции амортизатора являются:
во-первых, наличие гидравлической камеры снижает надежность работы амортизатора (гидропротоки, уплотнительные элементы могут привести к разгерметизации гидравлической камеры, и, как следствие, чрезмерные нагрузки на
амортизирующие элементы могут привести к чрезмерному износу и/или повреждению последних);
во-вторых, гидравлическая камера амортизатора требует постоянного обслуживания и контроля за ее состоянием, заполнения маслом (дизельным топливом) и контроля за ее утечками.
Задачей полезной модели является повышение надежности работы амортизатора, а также исключение постоянного контроля и обслуживания амортизатора без потери эффективности работы.
Поставленная задача решается механическим амортизатором, содержащим корпус, в нижней части которого расположен вал, образующий с гайкой, которая взаимодействует с ним через шлицевое соединение, зазор, внутри нижней части корпуса расположены ряды амортизирующих резиновых элементов в виде шаров, которые разделены металлическими кольцами, при этом вверху нижней части корпуса над амортизирующими элементами расположен поршень, жестко соединенный с валом.
Новым является то, что над поршнем в кольцевом пространстве между корпусом и валом установлена пружина сжатия, предназначенная для создания дополнительной амортизирующей способности, при этом жесткость пружины сжатия выше жесткости амортизирующих элементов.
На фигуре изображен предлагаемый механический амортизатор.
Механический амортизатор содержит корпус 1, в нижней части которого расположен вал 2, образующий с гайкой 3, которая взаимодействует с ним через шлицевое соединение 4, зазор 5.
Внутри нижней части корпуса 1 расположены ряды амортизирующих резиновых элементов 6 в виде шаров (например, резиновые шары из тепломаслостойкой резины 54-24 (9Та-24-1)), которые разделены металлическими кольцами 7.
Вверху нижней части корпуса 1 над амортизирующими элементами расположен поршень 8, жестко соединенный с валом 2.
Над поршнем 8 в кольцевом пространстве 9 между корпусом 1 и валом 2 установлена пружина сжатия 10, предназначенная для создания дополнительной амортизирующей способности, при этом жесткость пружины сжатия 10 выше жесткости амортизирующих элементов 6, выполненных в виде шаров, разделенных металлическими кольцами 7.
Для соединения механического амортизатора с элементами бурильной компоновки сверху в корпусе 1 выполнена присоединительная резьба 11 для соединения, например с колонной утяжеленных бурильных труб (УБТ), а снизу на валу 2 выполнена присоединительная резьба 12 для соединения, например с долотом или калибратором (на фиг. не показано).
Несанкционированные перетоки жидкости в процессе работы исключаются уплотнительным элементом 13.
Механический амортизатор работает следующим образом.
Механический амортизатор в сборе включают в состав бурильной компоновки и устанавливают над долотом или калибратором (на фиг. не показано). В процессе бурения вращение от вышестоящих секций УБТ передается через корпус 1 и гайку 3 посредством шлицевого соединения 4 на вал 2, который также вращается, при этом при нагрузке на долото амортизирующие элементы 6 передают силу от вышестоящих секций УБТ на долото, и в то же время воспринимают обратную силу, которая изменяется от величины давления, которое необходимо создавать для эффективного разрушения горных пород.
Амортизирующие элементы 6 постоянно по мере изменения нагрузки на долото испытывают различные знакопеременные нагрузки. В то же время они могут перекатываться, в связи с чем происходит их равномерный износ. Пружина сжатия 10, в следствии того, что ее жесткость выше жесткости амортизирующих элементов 6, компенсирует в определенный момент недостающую амортизирующую способность амортизирующих элементов 6.
Предлагаемый механический амортизатор обладает достаточной надежностью в работе за счет исключении гидравлической камеры из конструкции устройства и установки пружины сжатия, которая выполняет те же функции, что и гидравлическая камера, заполненная маслом, но в то же время исключает разгерметизацию и утечки масла из гидравлической камеры, что может привести к чрезмерному износу и/или повреждению последних. Кроме того, предлагаемый амортизатор из-за отсутствия гидравлической камеры менее требователен к контролю и обслуживанию.