Гидравлический демпфер бурильного инструмента. Курсовая работа

В данном курсовом проекте рассматривается демпфер гидравлический многоступенчатый модернизированный для бурения горизонтальных скважин. Данное устройство предлагается устанавливать между винтовым забойным двигателем и долотом. Конструкция проста в изготовлении, удобна при монтаже и его использование
уменьшит количество подъемов, увеличит срок службы долота в скважине, что положительно скажется на технико-экономических показателях.
Пояснительная записка включает в себя 3 раздела: техническую часть, экономическую часть и раздел безопасности и экологичности проекта. В техническую часть входят: назначение, описание конструкции демпфера гидравлического многоступенчатого, патентная проработка существующих конструкций демпферов гидравлических многоступенчатых в компоновке низа бурильной колонны, а также все необходимые расчеты для обеспечения работоспособности установки. Экономическая часть рассматривает вопросы обеспечения экономической эффективности при внедрении новой разработки демпфера гидравлического многоступенчатого. Раздел безопасности и экологичности проекта рассматривает вопросы охраны труда и окружающей среды при эксплуатации демпфера гидравлического многоступенчатого.
Дипломный проект состоит из: графического материала объемом в количестве листов формата А1, и пояснительной записки объемом машинописных листов, включающую рисунка, таблиц и формул, а также список литературы, включающий 13 пунктов.

3 ПАТЕНТНАЯ ПРОРАБОТКА ДЕМПФЕРА

На рисунке 3.1 показан гидравлический демпфер бурильного инструмента.
Гидравлический демпфер бурильно¬го инструмента содержит корпус 1, на верхнем конце которого размещен переводник 2, предназначенный для соединения с бурильной колонной и со стволом 3, жестко связанным со што¬ком 4, имеющим возможность передачи крутящего момента, расположенные между корпусом и стволом рабочие поршни 5 двухстороннего действия, выполненные в виде полых цилиндров с расположенными в их внутренних ра¬бочих полостях 6 кольцевыми плунже¬рами 7, подпружиненными один относи¬тельно другого пружинами 8.
Для герметизации рабочих полос¬тей 6 плунжеры снабжены уплотнения-ми 9. Поршни расположены внутри кольцевых камер равного объема, об¬разуя надпоршневую 10 и подпоршневую 11 полости, образованные распор¬ными втулками 12 и 13, закрепленны¬ми в корпусе и стволе между поршня¬ми. Причем полость ствола гидравли¬чески связана с полостью 6 поршня 5, а скважинное пространство - с гид¬равлически связанными между собой надпоршневой 10 и подпоршневой 11 полостями. Кроме того, корпус имеет толкатели 14 установленные с возмож¬ностью взаимодействия с плунжерами 7. Гидравлический демпфер имеет верхние и нижние уплотнения 15 и 16 и узел передачи крутящего момента 17. Гидравлический демпфер работает следующим образом.
Гидравлический демпфер бурильно¬го инструмента устанавливается над долотом или, в зависимости от условий работы бурильного инструмента, в любом разъеме бурильной колонны.
В ненагруженном состоянии буриль¬ной колонны система штока с поршня-ми находится в исходном положении с возможностью свободного перемеще¬ния на определенную величину. Рабо¬чая жидкость, подаваемая буровыми насосами в бурильную колонну, посту¬пает через калиброванные радиальные отверстия ствола 3 демпфера в рабо¬чие полости 6 и кольцевые камеры, образованные надпоршневой 10 и подпоршневой полостями, заполняя их. В момент отскока долота от забоя, рабочие поршни 5, закрепленные на стволе 3, вместе с ним двигаются вверх. При этом происходит вытесне¬ние промывочной жидкости рабочими поршнями 5 двухстороннего действия через кольцевые щели из надпоршневых кольцевых полостей 10 в подпоршневые 11, т.е. в последних происхо¬дит процесс всасывания. Кроме того, рабочие поршни 5, надвигаясь на не¬подвижные толкатели 14, удерживающие верхние плунжеры 7 рабочих полостей в исходном положении, заставляют сжи¬маться пружины 8, вытесняя при этом промывочную жидкость из рабочих по¬лостей 6 через радиальные отверстия, выполненные в рабочих поршнях 5 и стволе 3 во внутреннюю полость ство¬ла. Усилие демпфирования регулирует¬ся за счет определения необходимого количества поршней.
При дросселировании промывочной жидкости через кольцевые щели из надпоршневых кольцевых полостей 10 в подпоршневые 11 рабочими полостями 5 и из рабочих полостей 6 верхними плунжерами 7 срабатывается давление, а часть энергии, затрачиваемая на от¬скок долота, гасится, переходя в теп¬ло рабочей жидкости, ограничивая при этом амплитуду перемещения доло¬та, жестко связанного с системой поршней.
В момент, когда шарошки долота прошли ухаб забоя, перепад давления в затрубном и внутритрубном пространствах демпфера сменяет систему порш¬ней в исходное положение и прижимает долото к забою. При этом подпружи¬ненные плунжеры также распрямляются, а рабочие камеры заполняются промывочной жидкостью.
Демпфирование колебаний, возникаю¬щих при растяжении бурильной колон¬ны, происходит аналогичным образом с той разницей, что вытеснение промывочной жидкости через кольцевые, щели будет производиться из подпоршневых полостей 11 в надпоршневые 10, а в рабочих полостях 6 дросселирование жидкости будет создаваться при относительных осевых пе-ремещениях нижних плунжеров.
Таким образом, ствол 3 и все жестко связанные с ним детали совер¬шают возвратно-поступательные движения относительно системы корпуса в осевых направлениях, вследствие чего гашение продольных колебаний осуществляется благодаря большим гидравлическим сопротивлениям, возникающим при истечении жидкости че¬рез кольцевые щели, и создание мощ¬ных жидкостных пружин в рабочих полостях за счет перепада давления во внутренней полости ствола и скважинного пространства.
Технико-экономический эффект при применении демпферов достигается за счет повышения рабочего ресурса забойного двигателя и долота.