ДЕМПФЕР НАДДОЛОТНЫЙ

Полезная модель относится к устройствам для бурения нефтяных и газовых скважин, в частности, к демпферам для гашения динамических нагрузок на буровой инструмент.
Известен «Амортизатор наддолотный» (пат. на ПМ RU №62144, Е21В 17/07, опубл. Бюл. №18 от 27.06.01 г.), содержащий наружную трубу, выполненную с возможностью ее соединения с буровой штангой и телескопически связанную с ней внутреннюю трубу, выполненную с возможностью ее соединения с рабочим инструментом, размещенные в трубах пакеты тарельчатых пружин, приспособление для предварительной деформации тарельчатых пружин, состоящее из нажимной гайки, соединенной с наружной трубой посредством резьбы, центрирующей трубы, кольца, промежуточной опоры, опорной пяты, и средство для передачи крутящего момента на рабочий инструмент, причем оно выполнено в виде шлицевого соединения, при этом шлицевые пазы шлицевого соединения выполнены на наружной трубе со стороны рабочего инструмента, причем в стенке наружной трубы изнутри выполнена кольцевая канавка, в которой размещены стопоры, предназначенные для фиксации внутренней трубы и ограничения ее предельного положения после предварительной деформации тарельчатых пружин.
Недостатком данной конструкции является то, что стопоры, предназначенные для фиксации внутренней трубы и ограничения ее предельного положения после предварительной деформации тарельчатых пружин, не надежны, так как жесткость тарельчатых пружин очень высокая. Кроме этого, при подъеме инструмента или его прихвате основную нагрузку воспринимают именно эти стопоры, и их разрушение может привести к аварии на скважине и потере инструмента (долота).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Демпфер наддолотный» (пат. на ПМ RU №84441, Е21В 17/07, опубл. Бюл. №19 от 10.07.09 г.), включающий цилиндрический корпус с головкой, присоединенный к головке трубчатый шток, размещенные на штоке тарельчатые пружины и наконечник, причем соединение корпуса с головкой выполнено шпоночным, причем шпонки вставлены в сквозные радиальные отверстия корпуса изнутри, кроме этого, торцы головки и наконечника, на которые опираются тарельчатые пружины, выполнены с радиальными пазами для циркуляции жидкости, внутри корпуса, а также между наконечником и штоком размещен подвижный вдоль оси кольцевой компенсатор из упругого материала, например, капролона.
Недостатком данной конструкции является то, что шпонки установлены в пазах головки без натяга, вследствие чего быстро расшатываются и разбиваются, что в конечном итоге приводит к их разрушению и выходу демпфера из строя.
Технической задачей предлагаемого устройства является упрощение конструкции демпфера, повышение его надежности и срока службы.
Поставленная задача решается демпфером наддолотным, включающим цилиндрический корпус с герметично вставленной головкой, соединенные шлицевым соединением с возможностью ограниченного продольного перемещения, присоединенный к головке трубчатый шток, наконечник с для жесткого соединения корпуса с долотом, размещенные на штоке между наконечником и головкой тарельчатые пружины.
Новым является то, что корпус сверху оснащен кольцевым сужением, выполненным с возможностью взаимодействия с головкой при перемещении относительно нее вниз корпуса, при этом шлицевое соединение выполнено в виде выступов на кольцевом сужении, вставленных в соответствующие наружные продольные выборки головки, изготовленной сборной и состоящей из соединенных жестко тела и кольцевого поршня, опирающегося на тарельчатые пружины.
Новым является также то, что шлицевое соединение выполнено в виде штифтов, запрессованных по периметру головки, вставленных в соответствующие продольные пазы, которые выполнены по периметру кольцевого сужения корпуса.
На фиг.1 изображен продольный разрез демпфера наддолотного со шлицевым соединением. На фиг.2 изображен продольный разрез демпфера наддолотного со штифтовым соединением.
Демпфер наддолотный со шлицевым соединением (см. фиг.1) включает цилиндрический корпус 1 с герметично вставленной в него с возможностью ограниченного продольного перемещения головкой 2, к которой снизу присоединен трубчатый шток 3. Корпус 1 снизу жестко соединен с наконечником 4. На трубчатом штоке 3 между головкой 2 и наконечником 4 размещены тарельчатые пружины 5. Шлицевое соединение выполнено в виде выступов 7, расположенных на кольцевом сужении 6 корпуса 1, вставленных в соответствующие наружные продольные выборки 8 головки 2. Снизу снаружи головка 2 жестко соединена с кольцевым поршнем 9, опирающимся на тарельчатые пружины 5. При сборке демпфера пространство вокруг пружин заполняют консистентной смазкой, например графитной. Герметизация пространства между корпусом 1 и трубчатым штоком 3 осуществляется с помощью уплотнительного кольца 10 сверху и компенсатора-уплотнителя 11 снизу, кроме этого, компенсатор-уплотнитель 11 компенсирует изменение объема консистентной смазки внутри корпуса 1 при циклическом движении трубчатого штока 3 вниз и вверх. С помощью резьбы 12 демпфер наддолотный соединяют с колонной бурильных труб (на фиг. не показано), а резьбы 13 - с долотом.
Демпфер наддолотный со штифтовым соединением (см. фиг.2) отличается тем, что соединение корпуса 1 и головки 2 выполнено в виде штифтов 14, запрессованных по периметру головки 2, вставленных в соответствующие продольные пазы 15, которые выполнены по периметру кольцевого сужения 6 корпуса 1.
Демпфер наддолотный работает следующим образом.
Перед спуском в скважину производят наружный осмотр, проверяют отсутствие подтеков масла и состояние присоединительных резьб 12 (см. фиг.1) и 13, определяют свободный ход головки 2 в корпусе 1. По свободному ходу проверяют остаточные деформации тарельчатых пружин 5 и необходимость их замены.
Далее демпфер наддолотный при помощи присоединительных резьб 12 трубчатого штока 3 и 13 наконечника 4 соединяют с колонной бурильных труб и долотом (на фиг. не показано) соответственно и начинают бурение. Передача крутящего момента осуществляется с помощью шлицевого соединения, выполненного в виде выступов 7, расположенных на кольцевом сужении 6 корпуса 1, вставленных в соответствующие наружные продольные выборки 8 головки 2 (см. фиг.1), либо с помощью штифтов 14 (см. фиг.2), запрессованных по периметру головки 2, вставленных в соответствующие продольные пазы 15, которые выполнены по периметру кольцевого сужения 6 корпуса 1 в штифтовом соединении. Осевая нагрузка передается через тарельчатые пружины 5 (см. фиг.1). Ограничителем хода корпуса 1 относительно головки 2 является кольцевой поршень 9, который надежно фиксирует корпус 1 при работе демпфера наддолотного, а также при подъеме его вместе с инструментом из скважины.
Благодаря тому, что основные ударные нагрузки при работе и подъеме инструмента приходятся на кольцевой поршень 9 и кольцевое сужение 6 корпуса 1, остальные менее надежные элементы демпфера от этих нагрузок защищены, что позволяет увеличить работоспособность конструкции и, как следствие, ее надежность.
Описанные усовершенствования устройства позволяют надежно в процессе бурения передавать вращательное и осевое движение от верхних элементов компоновки бурильной колонны к долоту, уменьшая амплитуду колебаний и величину ударных нагрузок. При этом износ бурового инструмента уменьшается, а межремонтный период забойного двигателя увеличивается.