Колонковый снаряд Советский патент 1985 года по МПК E21B25/00 E21B21/00 

Изобретение относится к горному делу, а именно к средствам для буре ния с отбором керна и средствам для удаления шлама при бурении. , Известны колонковые снаряды, содержащие керноприемную трубу с переходниками, породораэрушающий инструмент и эжекторный насос с соплом, камерой сложения, сообщакщейся с керноприемной трубой и диффузоров, сообщакщимся с эатрубшл пространством TI 1« Недостатком указанных снарядов является нестабильность призабойной циркуляции из-за эашламования эжекторного насоса. Известен колонковый снаряд, содер жащий керноприемнуй трубу с переходниками, породоразрушакмц й инструмент эжекторньй насос с соплом, диффузо-. ром, сообщаиицимся с затрубным пространством и камерой смещения, а также шламонакопитель, сообщающийся циркуляционными каналами с керноприемной трубой и камерой смешения L2 J, Однако в силу того, что одна част потока, поступающая в керноприемнукь трубу, вместе с керном проходит чере заишамованную призабойную зону, аг другая в этот момент уходит по затрубному пространству, не захватывая шлам, процесс эффективного бурения и поступление керна также нестабильна, поскольку при определенных гидравлических сопротивлениях на забое движение жидкости через керноприемную трубу может прекратиться. Цель изобретения - повышение надежности удаления шлама и выхода керна. Указанная цель достигается тем, что колонковьй снаряд, содержащий ке ноприемную трубу с переходниками, по родоразрушающий инструмент, эжекторный насос с соплом, диффузором, сообщающимся с затрубным пространством и камерой смешения, а также шламонакопитель, сообщающийся циркуляционными каналами с керноприемной трубой и камерой смешения, снабжен дели телем потока, выполненным в виде нагнетательной камеры, сообщающейся с затрубным пространством и с соплом при этом керноприемная труба выполнена по всей длине с размещенньпчи по периферии продольными каналами, одна часть из которых сообщается с диффузором, а другая - с нагнетательной камерой. Кроме того, входное отверстие в циркуляционный канал шламонакопителя расположено эксцентрично относительно оси вращения и ориентировано в направлении требуемого вращения. Каналы керноприемной тРУбы, сообщающиеся с диффузором, выполнены расширяющимися . С целью уменьщения защламования керноприемной трубы породоразрущающий инструмент выполнен с боковыми каналами, вход снаружи в которые расположен ниже выхода во внутрь. На фиг, 1 изображен колонковый снаряд, продольный разрез; на фиг.2сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 колонковый снаряд,общий вид, в аксонометрической проекции; на фиг. 5 сечение В-В на фиг. 3. Колонковый снаряд (фиг. 1) содержит делитель потока в виде нагнетательной камеры, образованной верхним переходником 1, соединенный патрубком 2 с нижним переходником 3, имеющим кольцевые каналы 4 и 5. Центральный канал верхнего переходника 1 через полость патрубка 2 и отверстия 6 в нижнем переходнике 3 сообщен с верхним кольцевым каналом 4. На нижнем переходнике 3 размещен эжекторньй насос, состоящий из камеры 7 смешения, в которой размещено сопло 8, сорбщающееся с нагнетательной камерой через полость патрубка 2, конфузор 9 и водоподъемные трубки 10. Полость конфузора 9 переходит в коническую полость диффузора 11, сообщающегося с затрубным пространством через нижний кольцевой канал 5, отверстия 12 в керноприемной трубе 13 в продольные каналы 14, расширяющиеся книзу и размещенные по всей длине по периферии трубы 13. Верхний кольцевой канал 4 через отверстия 15 сообщает продольные каналы 16, размещенные аналогично каналам 14, с нагнетательной камерой. В нижнем переходнике 3 в пространстве, свободном от диффузора И, выполнен шламонакопитель 17, сообщенный циркуляционным каналом через отверстия 18 и размещенные в них водоподъемные трубки 10с камерой 7 смешения эжекторного насоса, а циркуляционным каналом через крышку 19с входом 20, ориентированным с помощью прокладок 21 в направлении требуемого вращения снаряда и размещенным эксцентрично относительк оси вращения с керноприемной трубой 1.3, Ниж няя призабойная часть снаряда оснащена керновзрывателем 22 и породораз рушающим инструментом в виде коронки 23 с ребрами 24, резцами 25 и боковыми каналами 26, размещенными так, что вход снаружи в них расположен ниже выхода во внутрь. Для изоляции каналов 4 и 5 один от другого и от полости керноприемной трубы 13 переходник 3 снабжен уплотнительными кол цами 27. Каналы 14 и 16 имеют крьшк 28 в виде болтов. Предлагаемое устройство работает следующим образом. При бурении промывочная жидкость, проходя через центральный канал верх него переходника 1, поступает в дели тель потока, в полость патрубка 2,откуда часть потока, имеющая более высокую плотность и за счет этого отбра сываемая при вращении к стенкам патрубка 2, поступает через отверстия 6 в нижнем переходнике 3 в верхний коль цевой канал 4 и через отверстия 15 и каналы 16 - в призабойную зону, откуда, отражаясь от забоя и проходя через каналы 26 в коронке 23, частично совершает восходящее движение в полости керноприемной трубы 13 и частично выносит шлам в затрубное пространство. При взаимодействии потоков промы- вочной жидкости, истекающих из ..каналов 16, с забоем происходит разрушение последнего, чем обеспечивается высокая механическая скорость бурения Часть основного потока из делителя потока в патрубке 2 поступает через сопло 8, камеру 7 смешения, конфузор 9 и диффузор 11 в нижний кольцевой канал 5, откуда через отверстия 12 и 1 394 расширяющиеся каналы 14 т в призабойную зону. Там поток опять дробится: одна часть через каналы 26 поступает в полость 13, а другая часть - в затрубное плрстранство. При этот потоки, поступающие из каналов 14, 16 и 26 в керноприемную трубу 13, смешиваются и за счет перепада давления в камере 7 смешения эжекторного насоса совершают в трубе 13 восходящее движение. За счет того что входы каналов 26 расположены на некоторой высоте над забоем и направлены к оси вращения таким образом, что направление потока в них меняется на угол 135-150, в полость трубы 13 поступает незагрязненная шламом жидкость, А загрязненная шламом жидкость вращением снаряда отбрасывается к стенкам скважины, так как имеет более высокую плотность, чем незагрязненная, благодаря наличию шлама. Промывочная жидкость, омывая керн, обогащается шламом и захватывается входом 20 крышки 19, Поступившая в шламонакрпитель 17 жидкость оставляет в нем шлам и выходит через отверстия 18 и водоподъемные трубки 10 в камеру 7 смешения эжекторного насоса, откуда, захватываясь потоком из сопла 8, увлекается в конфузор 9 и далее через диффузор П, кольцевой канал 5, отверстия 12, каналы 14 к забою, Затрубное пространство образовано расширяющимися аналогично каналам 14, полостями, размещенными между стенками скважины, стенками трубы 13 и каналов 14 и 16, что улучшает условия выноса шлама и коэффициент эжекции насоса. Раздельное дохождение до забоя потоков промывочной жидкости разной плотности обеспечивает гидравлическое разрушение пород забоя, улучшение условий очистки его от шлама и восходящий поток промывочной жидкости в полости керноприемной трубы.

вВ

ffuz.

W 20 Фиг, 5

1. КОЛОНКОВЫЙ СНАРЯД, содержащий керноприемную трубу с переходниками, породоразрушающий инструмент, эжекторный насос с соплом, диффузором, сообщающимся с затрубным пространством и камер.ой смешения, а так;же пшамонакопитель, сообщающийся циркуляционными каналами с керноприемной трубой и камерой смешения, о т личающийся тем, что, с целью повьшения надежности удаления шлама и выхода керна, он снабжен делителем потока, выполненным в виде нагнетательной камеры, сообщающейся с затрубным пространством и с соп лом, при этом керноприемная труба выполнена по всей длине с размещенными по периферии продольными каналами, одна часть из которых сообщается с диффузором, а другая - с нагнетательной камерой. 2.Колонковый снаряд по п. 1, отличающийся тем, что входное отверстие в циркуляционный канал шламонакопителя расположено эксцентрично относительно оси вращения и ориентировано в направлении требуемого вращения. 3.Колонковый снаряд по п. 1, отличающийся тем, что каналы керноприемной трубы, сообщаю 1/ щиеся с диффузором, выполнены расширя- ющимися.С; мм 4.Колонковый снаряд по пп,1-3, отличающийся тем, что, с целью уменьшения защламования керноприемной трубы, породоразрушш(жр1й ю инструмент выполнен с боковЕ 04И налами, вход снаружи в которые рас&д положен ниже выхода во внутрь.