RU50583U1

RU50583U1 - SWIVEL ADAPTER

Info

Publication number: RU50583U1
Application number: RU2005120788/22U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Федорович Балденко; Николай Федорович Мутовкин; Александр Степанович Повалихин
Original assignee: ОАО НПО "Буровая техника"
Priority date: 2005-07-05
Filing date: 2005-07-05
Publication date: 2006-01-20

Abstract

Заявляемая полезная модель относится к буровой технике и может быть использована при бурении наклонно-направленных скважин и боковых стволов. Задача полезной модели является повышение надежности работы устройства за счет улучшения уплотнения и повышения его несущей способности. Шарнирный переводник состоит из корпуса и полого вала со сферической опорной пятой, снабженных контактирующими элементами для передачи крутящего момента, например зубьями, сферических подпятников, установленных в корпусе, уплотнительного элемента. Новым является то, что уплотнительный элемент выполнен в виде армированного резинового рукава, на концах которого установлены контактирующие с корпусом и полым валом металлические фитинги, снабженные уплотнениями.The inventive utility model relates to drilling equipment and can be used when drilling directional wells and sidetracks. The objective of the utility model is to increase the reliability of the device by improving the seal and increase its bearing capacity. The hinged sub consists of a housing and a hollow shaft with a spherical support heel, equipped with contacting elements for transmitting torque, for example, teeth, spherical thrust bearings installed in the housing, a sealing element. What is new is that the sealing element is made in the form of a reinforced rubber sleeve, at the ends of which metal fittings in contact with the body and the hollow shaft are fitted, equipped with seals.

Description

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.The invention relates to drilling equipment and can be used when drilling directional wells and sidetracks as a swivel joint of a drill string or downhole motor.

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.).A flexible connection of a drill string is known, including a housing, a hollow shaft with a spherical support heel equipped with contacting elements for transmitting torque, spherical thrust bearings installed in the housing, a sealing element (patent of the Russian Federation No. 1776282, class E 21 V 7/08, 1990 .).

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.A disadvantage of the known device is the unreliability of the seal, which is ensured by the creation of a region of reduced pressure when the fluid flows from the channel in the support heel into the hole of the thrust bearing of a larger diameter.

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.).The closest technical solution known is a hinge sub, comprising a housing and a hollow shaft with a spherical support heel, equipped with contacting elements for transmitting torque, for example, teeth, spherical thrust bearings installed in the housing, a sealing element installed in the housing, a hollow rod with a seal ( RF patent No. 2192535, class E 21 B 7/08, 2001).

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.A disadvantage of the known device is the unreliability of the seal, which operates in a gap of variable cross section, under conditions of strong vibration, the size of this gap changes randomly and can lead to the ingress of abrasive particles into the contact zone of the sealing element and the rod.

Задача полезной модели - повышение надежности работы устройства за счет кратного гарантированного решения улучшения уплотнения и повышения его несущей способности.The objective of the utility model is to increase the reliability of the device due to a multiple guaranteed solution to improve the seal and increase its bearing capacity.

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.The problem is solved due to the fact that in the hinged sub containing the housing, a hollow shaft with a spherical heel, equipped with contacting elements for transmitting torque, for example teeth, spherical thrust bearings installed in the housing, the sealing element is made in the form of a reinforced rubber sleeve, at the ends which installed metal fittings in contact with the housing and the hollow shaft, equipped with seals.

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.Due to the fact that a high-pressure sleeve is used as a sealing element, reinforced with a metal braid in one or several layers, the burst pressure of which is many times higher than the working pressure in the drill string, and modern fitting press-in technologies ensure reliable connection of the sleeve with the body and the shaft of the articulated sub reliable sealing of the articulated sub in the entire range of pressure drops on the downhole motor up to 10-15 MPa.

На фиг. 1 изображен шарнирный переводник в продольном разрезе.In FIG. 1 shows a hinged sub in longitudinal section.

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.The hinged sub includes a housing 1 and a shaft 2, the shaft has a spherical heel 3, on which the outer teeth 4 are made, which mesh with the internal teeth of the housing 5. A thrust bearing is installed in the housing in the form of rings 6 and 7 having spherical surfaces in contact with the surface of the spherical heel shaft. The sealing element 8 is made in the form of a reinforced sleeve with pressed fittings 9 and seal fittings 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 The operation of the device is as follows: the housing 1 and the shaft 2 are connected with the elements of the drill string, for example, with a downhole motor and a drill pipe. Engine under the action installed on it

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.the case of a centralizer or other technological element, deviates from the axis of the drill pipe, while the spherical heel 3 rotates around its center by an angle determined by the angle of deviation of the engine. The axial load from the drill string is transmitted through rings 6, 7 with a spherical surface to the spherical heel 3 and then to the downhole motor and the bit. Flushing fluid through the channel in the sealing sleeve 8 and fittings 9 enters the downhole motor, while the sealing element 8 prevents leakage of flushing fluid into the annulus.

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.When using this unit in a layout with a downhole motor, when the pressure drop can reach 10-15 MPa, it is advisable to use a sleeve with multilayer reinforcement with a metal wire as a sealing element.

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.In arrangements with a low pressure drop of up to 1-2 MPa, for example, when installing a hinged sub in a downhole motor between the motor section and the spindle, when it is necessary to pass through the sub the fluid flow and the drive shaft of the motor section, to increase the bore of the stem, the sealing element 8 is advisable to perform from a sleeve with a single-layer metal or textile reinforcement.

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.An advantage of the claimed device compared to the known one is its high reliability due to the use of a fundamentally different, more reliable seal, the operation of which is practically not affected by the skew angle of the body and shaft of the articulated sub and the content of abrasive particles in the washing liquid.

Claims

An articulated sub, comprising a housing and a hollow shaft with a spherical support heel, provided with contacting elements for transmitting torque, for example teeth, spherical thrust bearings installed in the housing, a sealing element, characterized in that the sealing element is made in the form of a reinforced rubber sleeve, at the ends of which metal fittings in contact with the housing and the hollow shaft are provided with seals.