Буровой снаряд Советский патент 1983 года по МПК E21B25/02 

Изобретение относится к горному делу, к средствам для бурения с . отбором керна, извлечения его на поверхность через колонну труб и одновременной сменой породоразрушающего наконечника,

.Известны буровые снаряды, содержащие колонну бурильных труб и извлекаемую через колонну съемную часть с керноприемником и породоразрушающим наконечником в виде раздвижной коронки Т ,

Недостатком данного снаряда является сложность соединений между частями раздвижной коронки И . вследствие этого низкая надежность при установке .его в рабочее положение на за.бое.

Известны буровые снаряды, где съемный керноприемник наряду с кольцевойкоронкой имеет раздвижные расширители, содержащие колонну.бурильных труб и извлекаемую через колонну труб съемную часть с породоразрушающим наконечником и корпусом с расширителями, раздвигаемыми подвижным распором с узлом фиксации его в колонне труб и элементами передачи момента силы 2 ,

Использование породоразрушающего наконечника с расширителями упрощает конструкцию, но в то же время требует для бурения большей осевой нагрузки вследствие увеличения площади кольцевого з.абоя. Однако достижению оптимальных величин препятствует недостаточная прочность шарнирных соединений расширителей с корпусом.

Целью изобретения является повышение прочности снаряда для обеспечения бурения с оптимальныьда осевыми нагрузками.

Указанная цель достигается тем, что известный буровой снаряд снабжен подпружиненной относительно корпуса, втулкой и шарнирно соединенными с корпусом рычагами, при этом расширители нижней частью установлены на втулке с возможностью поворота относительно последней и аксиального смещения вместе с ней, а верхней - шарнирно соединены с рычагами,

На фиг. 1 показан буровой снаряд, продольный разрез, (в рабочем положении); на фиг, 2 - расширители продольный разрез,в транспортном положении); на фиг, 3 - сечение А-А на фиг, 1. .

Буровой снаряд состоит из колонн бурильных труб 1 и съемной части, включающей корпус 2 с породоразрушающим наконечником 3, расширители 4, подвижный распор 5 расширителей, узел б фиксации корпуса в колонне, элементы шлицы) 7 для передачи NOMeHTa силы от колонны к корпусу, втулку 8, пружину 9, рычаги 10,

Корпус 2 выполнен полым и имеет продольные пазы 11, в которых установлены расширители 4 и рычаги 10, Расширители 4 имеют в верхней части пазы 12, а в нижней части выступы 13, Рычаги 10 своими верхними концами соединены шарнирно с корпусом 12 посредством осей 14, На нижнем конце каждого рычага имеется цапфа 15, сопрягающаяся с пазом 12 расширителя 4, Ниже продольных пазов 11 в полости корпуса 2 установлена втулка 8, которая имеет на своем верхнем торце пазы 16, сопрягающиеся с выступами 13 раойирителей 4, Втулка подпружинена относительно корпуса 2 пружиной 9 сжатия, установленной в корпусе с предварительным сжатием.

Узел 6 фиксации имеет корпус 17, ступенчс1тый шток 18 с клапаном 19, и шары 20, Между корпусами 2 и 17. установлена пруясина 21 сжатия. Колонна труб 1 имеет в нижней части посадочное место, ограничивающее перемещение съемной части снаряда вниз и обеспечивающее передачу момента силы от. колонны буровому наконечнику и расширителям. Для этого посадочное место имеет упор 22, кольцевую канавку 23 под шары 20 и пазы шлицевого соединения 7, На нижнем срезе колонны имеется .конусная проточка 24,

Снаряд работает следующим образом.

Перед спуском съемной части снаряда в колонну снаряд переводится в TfiaHcnopTHoe положение. Для этогоШТОК 18 перемещают вверх, а расширители 4 устанавливают в пазы 11, При этом шары 20 перемещаются в полость радиальных отверстий корпуса 17, а клапан 19 перекрывает полость корпуса 17, Расширители 4 перемещаются в полость корпуса 2 до упора своих верхних частей в поверхность полости корпуса 2, поворачиваясь вокруг осей сопряжений выступов 13 с пазами 16 втулки. Поворачиваются вокруг осей 14 и рычаги 10, при этом усилием :пружины 9 втулка 8 перемещается вверх и фиксирует расширители 5 в этом положении,

.Съемная часть снаряда вставляется в колонну и потоком промывочной жидкости транспортируется вниз. После посадки корпуса.2 в посадочном месте колонны давление жидкости в колонне увеличивается, так как низ колонны перекрыт корпусом ,2, При этом давление в полости корпуса и распора 5 ниже, оно равно давлению жидкости на забое.

Под действием давления жидкости перемещается вниз распор 5 с корпусом 17, сжимая пружину 21, Своим нижним концом распор 5 входит в сопряжение с рычагами 10 и, поворачивая их вокруг осей 14, переводит

рачаги в вертикальное положение. Занимают вертикальное положение и расширители 4 , поворачиваясь вокруг осей сопряжения упоров 13 с пазами 16, Втулка 8 при этом перемещается вниз, сжимая пружину 9, При дальнейшем движении вниз распор 5 фиксирует расширители в этом положении. Как только оси радиальных отверстий корпуса 17 и кольцевой канавки 23 колонны 1 совпадут, шары 20 переместятся в сторону канавки 23, а шток 18 переместится вниз и зафиксирует корпус 17в колонне. Клапан 19 открывается и сообщает полости распора 5 и корпуса 2 с полостью колонны 1.

Колонну опускают на забой и приступают к буреиию. При этом корпус 2 перемещается в полость.колонны 1, сжимая пружину 21, Конусная проточка колонны 24 входит в сопряжение с поверхностью расширителей и теперь вся осевая нагрузка передается через колонну труб непосредственно на расширители и породоразрушающий наконечник.. .

Для извлечения съемной части снаряда на поверхность,колонну приподнимают над забоем и в нее опускают

на тросе ловитель, который в конце спуска соединяется со штоком 18. При подъеме шток 18 перемещается в верхнее положение относительно корпуса 17 и раскрепляет шары 20. Корпус

17 и распор 5 при этом перемещаются относительно корпуса 2 вверх. Pacsnop 5 выходит из сопряжения с расширителями 4 и рычагами 10, При дальнейаием подъеме ловителя начинает пере0 мещаться вверх относительно колонны .

Iкорпус 2, Конусной проточкой 24 расширители 4 утапливаются в пазах

IIкорпуса 2 и фиксируются в трансnopTjioM положении пружиной 9,

Наличие в снаряде подпружиненной

5 втулки, соедщненной шарнирно с расширителями, и рычагов, соединенных ш нирно с корпусом.и расширителями, причем с последними с возможностью осевого смещения, разгружает

0 все шарнирные соединения от осевой нагрузки колонны. При этом поперечное сечение расширителей не ослабляется , отверстиями шарнирных соединений. Все это обеспечивает увели5 чение осевой нагрузки, передаваемой расзиирителями на буровой наконечник, а, следовательно, и увеличение механической скорости бурения.

БУРОВОЙ СНАРЯД, содержа|ций колонну бурильных труб и извлекаемую через колонну труб съемную часть с .породоразрушающим наконечником и корпусом с расшириаелями, раздвигаемыми подвижным распором с узлом фиксации его в .колонне труб и элементами передачи момента силы, о.т л и ч ающи и с я тем, что, с целью повыиения прочности снаряда для бурения с оптимальной осевой нагрузкой, он снабжен подпружиненной относительно корпуса втулкой и шарнирно соединенными с корпусом рычагами, при этом расшири: тели нижней частью установлены на -. I втулке с возможностью поворота относительно последней и аксиального смещения вместе с ней, а верхней шарнирно соединены с рычагами. (Л с