Виброгаситель-калибратор

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для гашения колебаний низа бурильной колонны и калибрования ствола скважины. Техническим результатом является повышение эффективности гашения продольных колебаний, действующих на компоновку низа бурильной колонны (КНБК), и калибрования ствола скважины. Виброгаситель-калибратор содержит корпус и калибрующую втулку. Корпус перфорирован в продольном и окружном направлениях с образованием пазов на наружной поверхности. Калибрующая втулка имеет ответные пазы на внутренней поверхности, а с наружной поверхности, между пазами, запаяны твердосплавные ребра. Корпус и втулка перфорированы насквозь в форме призматических пазов, тем самым пазы образуют обоймы, в которые установлены стальные шары. Диаметр шаров увеличивается, а расстояние до следующего шара уменьшается в продольном направлении виброгасителя-калибратора снизу вверх. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для гашения колебаний низа бурильной колонны и калибрования стенки ствола скважины.

Известен центратор бурильного инструмента [авторское свидетельство СССР №1458551, МКИ E21B 17/10, опубл. 1989 г.], содержащий корпус с осевым и радиальными каналами, установленный с возможностью вращения центрирующий элемент с ребрами, износостойкий упругий элемент, упругую цилиндрическую втулку, образующую с корпусом полость, сообщающуюся через радиальные каналы корпуса с его осевым каналом.

К недостаткам известного устройства относится то, что в конструкции присутствуют упругие элементы, являющиеся недолговечными ввиду тяжелых условий их эксплуатации, снижающие надежность работы устройства, а расположение радиальных каналов может привести к сальникообразованию полости внутри центратора.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является забойный амортизатор [авторское свидетельство СССР №1819975, МКИ E21B 17/07, опубл. 1993 г.], содержащий корпус с конусными выступами, шпиндель со сферическими выступами и рабочие элементы в виде пакетов металлических шариков.

К недостаткам известного устройства относится то, что большое количество рабочих элементов для гашения колебаний, выполненных в виде мелких металлических шариков, хаотично перемещающихся в образованной полости, будут взаимодействовать не только между собой, но и ударять по деталям устройства с тем большей силой, чем больше количество оборотов в процессе бурения, в результате чего возможна поломка устройства; внушительное количество деталей, в частности наличие тяжело нагруженной пружины, также снижает надежность системы.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности гашения продольных колебаний, действующих на компоновку низа бурильной колонны (КНБК), а также калибрования ствола скважины за счет изменения, в частности, упрощения конструкции устройства, и как следствие, увеличение надежности и ресурса КНБК.

Технический результат достигается тем, что в виброгасителе-калибраторе, содержащем корпус и втулку, между которыми образована полость с установленными в ней шарами, новым является то, что корпус перфорирован в продольном и окружном направлениях с пазами на наружной поверхности, калибрующая втулка имеет ответные пазы на внутренней поверхности, а с наружной поверхности, между пазами, образующими обойму, в которые установлены металлические шары, запаяны твердосплавные ребра. Также новым является то, что корпус и втулка перфорированы насквозь в форме призматических пазов, диаметр шаров увеличивается, а расстояние до следующего шара уменьшается в продольном направлении виброгасителя-калибратора снизу вверх.

Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна». Признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию «изобретательный уровень».

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлен общий вид виброгасителя-калибратора; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Виброгаситель-калибратор (фиг.1, 2) содержит перфорированный в продольном и окружном направлениях корпус 1 с призматическими продольными пазами на наружной поверхности, калибрующую втулку из двух симметричных половин 2, 3 с ответными пазами на внутренней поверхности, а с наружной поверхности втулки, между пазами, запаяны твердосплавные ребра 4, пазы образуют обойму 5, в которую установлены металлические шары 6 с различными диаметрами D_n (n - количество шаров) и расстоянием до следующего шара H_n в продольном направлении виброгасителя-калибратора.

Виброгаситель-калибратор работает следующим образом.

Виброгаситель-калибратор устанавливается посредством переводников и муфт (не показаны) в компоновке нижней части бурильной колонны. Количество шаров n зависит от интенсивности вибраций и выбирается в соответствии с опытными данными в кусте или месторождении, также возможна связка виброгасителей-калибраторов по схеме «бусы».

Возникающие продольные вибрации от долота воспринимает корпус 1 с втулкой из двух симметричных половин 2, 3, образующих обойму 5, где происходит гашение колебаний за счет диссипативных сил и способствующей гашению силы тяжести металлических шаров 6, обеспечивающих импульсное гашение колебаний в продольном направлении в фазе от шара к шару, обеспеченное за счет разности диаметров D_n, следовательно, масс шаров 6 и разницы в зазорах H_n, причем диаметр шаров увеличивается D₁<D₂…<D_n, а расстояние до следующего шара уменьшается H₁>H₂>…>H_n в продольном направлении виброгасителя-калибратора снизу вверх, часть энергии передается калибрующей втулке из двух симметричных половин 2, 3 с твердосплавными ребрами 4 на формирование стенки ствола скважины.

Исполнение виброгасителя-калибратора с перфорированными корпусом 1 и втулкой из двух симметричных половин 2, 3 увеличивает демпфирующие характеристики виброгасителя-калибратора, так как шары 6 автоматически смазываются буровым раствором в процессе бурения, что увеличивает логарифмический декремент затухания колебаний при импульсном гашении колебаний, диссипацию энергии колебаний за счет жидкостного трения шаров 6, а также их сглаженное возвращение в исходное положение, одновременно с этим не допуская больших потерь и сопротивлений во внутритрубном пространстве.

Таким образом, результатом использования предлагаемого изобретения является повышение эффективности гашения продольных колебаний, действующих на КНБК, а также калибрования ствола скважины за счет изменения, в частности упрощения, конструкции устройства и, как следствие, увеличение надежности и ресурса КНБК.

1. Виброгаситель-калибратор, содержащий корпус и втулку, между которыми образована полость с установленными в ней шарами, отличающийся тем, что корпус перфорирован в продольном и окружном направлениях с пазами на наружной поверхности, калибрующая втулка имеет ответные пазы на внутренней поверхности, а с наружной поверхности, между пазами, образующими обойму, в которые установлены металлические шары, запаяны твердосплавные ребра.

2. Виброгаситель-калибратор по п.1, отличающийся тем, что корпус и втулка перфорированы насквозь в форме призматических пазов.

3. Виброгаситель-калибратор по п.1, отличающийся тем, что диаметр шаров увеличивается, а расстояние до следующего шара уменьшается в продольном направлении виброгасителя-калибратора снизу вверх.