БУРОВОЙ СНАРЯД Российский патент 1997 года по МПК E21B10/02 E21B21/00 E21B25/00 

Изобретение относится к области буровой техники, а именно к снарядам для бурения скважин с непрерывным выносом керна.

Известен буровой снаряд, включающий двойную бурильную колонну и породоразрушающий инструмент, соединенный с наружной бурильной колонной (авт. св. СССР N 474598, кл. E 21 B 10/02, 1972).

Известен также буровой снаряд, содержащий внутреннюю и наружную бурильные колонны, соединенный с породоразрушающим инструментом, имеющим пакер и расположенный ниже пакера радиальный канал (патент СССР N 878208, кл. E 21 B 25/00, 1976).

Известен другой буровой снаряд, содержащий соединенные между собой породоразрушающий инструмент с промывочными каналами, пакер, двойную бурильную колонну с пакером и радиальным каналом на наружной трубе (патент США N 4057118, кл. 175-215, 1977).

Общими недостатками указанных буровых снарядов являются низкое качество керна, сложность привязки керна к интервалу бурения и значительные затраты времени на укладку и обработку кернового материала. Объясняется это тем, что керновый материал, особенно при бурении по мягким породам, при транспортировке на поверхность через внутреннюю колонну перемешивается с породой, разрушенной буровой коронкой, и увеличивается по объему в зависимости от ширины торца коронки в 2 3 раза.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровой снаряд, содержащий породоразрушающий инструмент с промывочными каналами, внутреннюю трубу с ребрами на наружной поверхности, разделяющими межтрубное пространство на две изолированные полости, и соединенную с породоразрушающим инструментом наружную трубу с радиальным каналом и расположенным над ним пакером (авт. св. СССР N 1350329, кл. E 21 B 21/00, 1985).

Применение данного снаряда благодаря разделению межтрубного пространства на две изолированные камеры, одна из которых используется для подачи промывочной жидкости, а другая для отвода шлама, значительно повышает качество кернового материала и обеспечивает точную привязку его к интервалу бурения за счет раздельной транспортировки керна, разрушенного материала и раздельной обработки.

Однако, учитывая, что трубы внутренней колонны фиксируются между собой только от осевого перемещения, в процессе бурения возможен проворот одних труб относительно других, ведущий к нарушению изолированных камер и сообщению их между собой. Кроме того, из-за проворота внутренней колонны возможен случай перекрытия ребрами внутренней колонны радиального отверстия Все это снижает эффективность работы данного снаряда.

В связи с этим основная задача изобретения устранение указанных недостатков за счет повышения надежности работы снаряда.

Эта задача решается тем, что в буровом снаряде, содержащий породоразрушающий инструмент с промывочными каналами, внутреннюю трубу с ребрами на наружной поверхности, разделяющими межтрубное пространство на две изолированные полости, и соединенную с породоразрушающим инструментом наружную трубу с радиальным каналом и расположенным над ним пакером согласно изобретению, трубы внутренней колонны снабжены фиксаторами от проворота, а наружная колонна предохранителями, расположенными в плане в зоне радиального канала по обе стороны от него, при этом предохранители закреплены на нижней трубе, а фиксаторы выполнены в виде кулачковой пары, причем выступы и ответные им пазы расположены на контактирующих торцах ребер.

Наличие фиксаторов обеспечивает сохранность изолированных камер и исключает вероятность сообщения между собой напорных и шламоотводящих потоков, а предохранители исключают возможность перекрытия радиального канала ребрами внутренней колонны. Выполнение фиксаторов в виде кулачковых пар выбрано исходя из простоты конструкции, а расположение их на ребрах исходя из требований сохранения прочности колонны, так как выполнение пазов на ребрах не ослабляет внутреннюю колонну.

На фиг. 1 изображена нижняя часть снаряда в разрезе, общий вид; на фиг. 2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 узел соединения труб внутренней колонны.

Буровой снаряд содержит породоразрушающий инструмент в виде коронки 1 с промывочными каналами 2, пакер 3 и двойную бурильную колонну с наружными 4 и внутренними трубами 5, кольцевое пространство между которыми разделено ребрами 6 на две изолированные по всей длине колонны полости 7 и 8. Полость 7 сообщена с промывочными каналами 2 коронки 1, а полость 8 с радиальным каналом 9 в стенке наружной трубы 4 ниже пакера 3. По обе стороны радиального канала 9 в плане установлены предохранители 10, например, в виде штифтов, винтов и т. д. которые исключают возможность перекрытия канала 9 ребрами 6 при провороте внутренней колонны 5. Последняя в свою очередь снабжена фиксаторами 11 в виде кулачковой пары, выступы 12 и пазы 13 которой выполнены на обращенных один к другому торцах контактирующих ребер 6.

Буровой снаряд работает следующим образом.

В процессе бурения под действием осевой нагрузки и крутящего момента рабочие элементы коронки 1 осуществляют разрушение горной породы, которая через внутреннюю колонну 5 транспортируется на поверхность посредством очистного агента, подаваемого через полость 7 и промывочные каналы 2 на забой скважины. У забоя часть очистного агента поступает во внутреннюю трубу 5 и транспортирует керн, а другая часть очистного агента захватывает разрушенную породу, подает ее в подкамерную зону, оттуда через радиальный канал 9 в полость 8 и далее по ней на поверхность в специальные лотки или емкости в зависимости от геологических требований и керновому материалу.

Благодаря применению фиксаторов 11 трубы 5 после их соединения не проворачиваются одна относительно другой, что гарантирует сохранность совмещенного положения ребер 6, а следовательно, и целостности полостей 7 и 8. В случае же проворота всей внутренней колонны 5 ребра 6 входят в контакт с предохранителями 10, которые не позволят перекрыть радиальный канал 9.

Таким образом, при работе данным снарядом керн и шлам транспортируются по отдельным каналам, не контактируя друг с другом. Благодаря этому на поверхности осуществляется обработка только кернового материала, длина которой практически соответствует интервалу проходки, что повышает точность привязки кернового материала по глубине скважины.

Использование: бурение скважин с непрерывным выносом керна. Сущность изобретения: буровой снаряд содержит породоразрушающий инструмент с промывочными каналами, соединенную с ним наружную колонну труб с радиальным каналом и расположенный над ним пакер, внутреннюю колонну труб с ребрами, которые разделяют межтрубное пространство на две изолированные камеры. Трубы внутренней колонны имеют фиксаторы от проворота, а наружная колонна - предохранители. Последние размещены по обе стороны от радиального канала с возможностью взаимодействия с ребрами внутренней колонны. Фиксаторы могут быть выполнены в виде кулачковой пары, а предохранители - в виде штифтов или винтов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Буровой снаряд, содержащий породоразрушающий инструмент с промывочными каналами, соединенную с ним наружную колонну труб с радиальным каналом и расположенным над ним пакером, внутреннюю колонну труб с ребрами на наружной поверхности, разделяющими межтрубное пространство на две изолированные камеры, одна из которых сообщена с промывочными каналами, а другая с радиальным каналом, отличающийся тем, что трубы внутренней колонны снабжены фиксаторами от проворота, а наружная колонна предохранителями, размещенными по обе стороны от радиального канала с возможностью взаимодействия с ребрами внутренней колонны. 2. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что фиксаторы выполнены в виде кулачковой пары, причем выступы и ответные им пазы выполнены на контактирующих торцах ребер. 3. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что предохранители выполнены в виде штифтов или винтов, закрепленных на нижней трубе наружной колонны.