Буровой эжекторный снаряд Советский патент 1983 года по МПК E21B21/08 

2 1 П § W в ЫАагА W П 15 13 S 7 $ 2/y//y///.j-/jj :/j /j/jf/ ////2// (ШзШ

Изобретение относится к технике бурения геологоразведочных сквжин, а именно к буровым эжекторным снарядам.

Известен эжекторный снаряд, вкчающий основные элементы струйного насоса, снабженный сигнализатором прекращения обратной циркуляции , выполненным в виде подпружиненного поршня, к которому сверху присоединен параллельно ос поршня стержень, удерживающий в своем гнезде шарик. При згашламовании колонковой трубы или самоза линке керна повышение гидравлических сопротивлений во всасывающей магистрали струйного насоса сопровождается понижением давления в его приемной камереJ указанное изменение, баланса сил, действующих на поршень, заставляет последний перемещаться вниз вместе со стержнем, шарик освобождается и перекрывает центральный канал, сигнализируя об аварийной.ситуации на забое l llНедостатком этой конструкции яляются необратимость срабатывания механизма сигнализатора, вынужденное прекращение работ при случайном кратковременном заклинивании керна в колонковой трубе., а также ненадежность механизма сигнализатора.

Наиболее близким к предлагаемому по технический сущности и достгаемому результату является буровой эжекторный снаряд, содержащий корпус с верхним и нижним переходниками, соединенное с напорной магистралью сопло, которое совмесно с диффузором и корпусом образует приемную камеру, и сигнализатор прекращения обратной призабойной циркуляции в виде размещенного в цилиндре поршня со штоком с конусным концом.

, Принцип действия данной конструкции эжекторного снаряда основан на использовании эффекта снижения давления в приемной камере струйного насоса при повьциении сопротивлений во всасывающей магистрали, при этом поршень и жестк,о. связанный с ним шток поднимается вверх,, а конусный конец штока входит в конусное отверстие верхнего переходника, вызывая уменьшение проходного сечения и повышая тем самым давление в напорной магистрали i, сигнал снижения или прекращения обратной циркуляции) 2.

Недостатками данного снаряда являются низкая эффективность его работы,- связанная с невозможностью восстановления обратной циркуляции в аварийных ситуациях, а также низкий уровень возникающего сигнала, так как гидродинамическое воздействие струи жидкости на конусный конец штока отжимает последний вниз, преодолевая небольшой по величине перепад давлений в над- и подпоршневой зонах, что может привести к аварии.

Цель изобретения - повышение эффективности работы бурового.эжек0 торного снаряда за счет возможности восстановления обратной циркуляции в аварийных ситуациях и обеспечения безаварийности работы. Указанная цель достигается т-ем, 5 что в буровом эжекторном снаряде, содержащем корпус с верхним и нижним переходниками, соединенное с напорной магистралью сопло, которое совместно с диффузором

и корпусом образует приемную камеру, и сигнализатор прекращения обратной призабойной циркуляции в виде.размещенного в цилиндре поршня с конусным концом, цилиндр выполнен с боковым каналом, соединен-, ным с напорной магистралью, поршень подпружинен, а конусный конец штока размещен в сопле, при этом надпоршневая полость соединена с затрубным пространством, под0 поршневая - с приемной камерой, а боковой канал цилиндра в исходном положении перекрыт боковой поверхностью поршня.

На чертеже показан буровой эжек5 торный снаряд, общий вид.

Снаряд включает корпус 1, верхний 2 и нижний 3 переходники, сопло 4, диффузор 5. Сигнализатор состоитиз корпуса 6, внутренняя

Q расточка которого является цилиндром 7. В цилиндре 7 установлен поршень 8 соштоком 9, нижний конец 10 которого имеет конусную форму и имеет возможность осевого перемещения относительно сопла 4.

5 Конусно.сть нижнего конца 10 штока 9 соответствует конусности сопла 4. В цилиндре 7 наполнен боковой канал 11, соединенный с напорной магиртралью 12. Канал 13 соединяет надпоршневую полость Цилиндра 7 с затрубным пространством, а нижний канал 14 соединяет подпоршневую полость цилиндра 7 с приемной камерой 15 эжектора. Поршень 8 подпружинен пружиной 16.

Буровой эжекторный снаряд работает следующим образом.

При нормальном процессе бурения эжектор работает как обычно - обеспечивается некоторый перепад давлений ж |дкости э затрубном пространстве и в приемной камере 15 эжектора, в результате чего обеспечивается обратная циркуляция промывочного потока через колонковую

трубу. Сигнализатор при этом не функционирует, так как указанная выше разность давлений в над- и подпоршневой зонах цилиндра 7 надежно компенсируется предварительным натягом пружины 16, а канал 11 закрыт боковой поверхностью поршня 8.

При прекращении обратной циркуляции потока давление в приемной камере 15 снижается, увеличивается перепад давлений в над- и подпоршневой зонах, что заставляет поршень 8 сместиться вниз, сжимая пружину 16. При этом обнажается канал 11 и в надпоршневую полость цилиндра 7 поступает жидкость под давлением из напорной магистрали 12, в результате этого поршень 8 перемещается в цилиндре 7 в крайне нижнее положение, . шток 9 входит своим нижним острым коцом в сопло 4, перекрывая частично сечение для прохода жидкости. При этом в напорной магистрали поднимается давление (сигнал аварийной ситуации.на забоев, вели|Чина которого характеризует степень зашлакованности всасывающих .каналов, а следовательно - уровень аварийности ситуации.

Уменьшение проходного сечения сопла 4 с сохранением характера движения струй в аппарате приводит к увеличению скорости напорного потока и .повышению перепада давлений эжектирования, т.е. обеспечивает условие для восстановления обратной циркуляции потока при частичном зашламовании колонковой трубы. Контроль ликвидации зашламования и восстановления нормальной обратной циркуляции осуществляется путем кратковременного выключения промывки, при этом давление в напорной магистрали падает, благодаря каналов 13 и 14 давление в над- и подпоршневой полостях и в затрубном пространстве выравнивается, и поршень 8 усилием пружины 16 возвращается в исходное положение верхнее. Повторное BKJH04eHHe подачи промывки показывает либо восстановление обратной циркуляции (сигнализатор не функционирует), либо сохранение аварийной ситуации {давление в напорной магистрали вновь повышается).

Применение предлагаемого снаряда позволяет повысить эффективность бурения за счет восстановления обратной циркуляции в аварийных ситуациях и предупреждения прижогов породоразрушсцощего инструмента, так как снаряд обеспечивает высокую надежность сигнализации об аварийной ситуации.

0

Кроме того, благодаря эффекту усиления перепада давлений эжектирования при срабатывании механизма сигнализатора обеспечивается увеличение рейсовой проходки ориентировочно на 15-20%

БУРОВОЙ ЭЖЕКТОРНЫЙ СНАРЯД содержавши корпус с верхним и нижним переходниками, соединенное с .напорной магистралью сопло, которое совместно с диффузором и корпусом образует приемную камеру, и сигнализатор прекращения обратной призабойной циркуляции в виде размещенного в цилиндре поршня со штоком с конусным концом, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повьшюния эффективности его работь 3:а счет возможности восстановления обратной циркуляции в аварийных ситуациях и обеспечения безаварийности работы, цилиндр вьшрлнен с боковым каналом, соединенным с напорной магистралью, поршень подпружинен, а конусный конец штока размещен в сопле, при этом i надпоршневая Полость соединена с затрубным пространством, подпорш(О иевая - с приемной камерой, а боковой канал цилиндра в исходном положении перекрыт боковой поверхностью поршня.