Гидромониторный снаряд Советский патент 1986 года по МПК E21B7/18 

f

Изобретение относится к горной промыш- ленности,в частности к устройствам для бурения скважин при помощи струй абразивной жидкости.

Цель изобретения - повышение надежности работы снаряда и его долговечности за счет уменьшения вероятности попадания абразивных частиц бурового раствора между трушимися деталями.

На фиг. 1 показана верхняя часть снаряда, продольный разрез; на фиг. 2 - снаряд, нижняя часть; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 2; на фиг. 7- приводная часть вала распределительного приспособления; на фиг. 8 - развертка фиг. 7.

Гидромониторный снаряд состоит из корпуса 1, навинченного на колонну бурильных труб 2. В корпусе 1 расположены по окружности, например, четыре поршня 3 и соединенные с ним плунжеры 4. Поршни 3 установлены в поршневых камерах 5, а плунжеры 4 - в плунжерных камерах 6. Камеры 5 со стороны нижних торцов поршней 3 заполнены маслом и соединены общим кана12474982

женный в маслонаполненной полости 30), выполненным в виде двух неподвижно соединенных с валом 29 треугольных выступов 31 и 32 с наклонными поверхностями 33 и 34 и толкателей 35 ромбической формЕ), неподвижно соединенных с плунжерами 4. Одна часть толкателей 35 находится в контакте с наклонной рабочей поверхностью 33, другая часть находится в контакте с наклонной рабочей поверхностью

10 34. Верхний конец вала 29 имеет расположенный в полости 36 диск. 37, на нижней торцовой поверхности которого выполнен выступ 38. Последний расположен на половине окружности диска 37. С нижней торцовой поверхностью диска 37 в контакте

находятся впускные клапаны 23. Последние кинематически соелТ,инены с выпускными клапанами 25 с помощью установленных на пальце 39 в маслонаполненной полости 40 двуплечкх рычагов 41, которые с помощью выполненных на обоих концах пазов входят в зацепление с шипами 42 на клапанах 23 и 25. На клапанах 25 установлены пружины 43.

В полости 30, так же как и в поршневой камере 5, со стороны нижнего торца

20

7с лубрикатором 8. Наружная полость 25 поршня 3 лубрикатором 8 поддерживается

затрубное давление. Полости 36 и 40 соединены каналом 44 с лубрикатором 45, наружная полость которого сообщена с вну- тритрубным пространством. Для разделения внутритрубного давления в полостях 36 и 40

30 от затрубного давления в поршневых камерах 5 со стороны нижнего торца поршня 3 и в полости 30 на валу 29 выполнены уплотнения 46. Для устранения попадания рабочей жидкости из камер 24 и 26 в полость 40 на клапанах 23 и 25 выполнены

уплотнения 47.

Гидромониторный снаряд работает следующим образом.

Рабочая жидкость, нагнетаемая буровым насосом в колонну бурильных труб 2, посту40 пает одновременно в каналы 19 и 27. По каналам 19 она попадает во всасывающие камеры 16, а по каналам 27 - в нагнетательные камеры 24. Из нагнетательных камер 24 рабочая жидкость поступает только в те поршневые камеры 5, у которых

лом

лубрикатора каналом 9 соединена с затруб- ным пространством. Ниже плунжерных камер 6 выполнены дополнительные камеры 10, каждая из которых разделена подвижным разделительным элементом, например, поршнем 11 на две полости 12 и 13. Верхние полости 12 соединены с плунжерными камерами 6 и заполнены маслом. Полости 13 имеют впускные 14 и выпускные 15 клепаны, через которые попарно сообщены соответственно с впускными 6 и нагнетательными 17 камерами, выполненными в корпусе 1 ниже клапанов 14 и 15. В свою очередь впускные камеры 16 каналами 18, сквозными каналами 19, закачивающими промывочными соплами 20 сообщены с внутри- трубным пространством, а нагнетательные камеры 17 через каналы 21 и сопло 22 для резания породы сообщены с затрубным пространством.

Порпшевые камеры 5 со стороны верхнего торца поршней 3 снабжены ВПУСКНЫМИ

клапанами 23, через которые поршневые ка- 5 открыты впускные клапаны 23 и закрыты вымеры 5 сообщены с выполненными в корпусе 1 нагнетательными камерами 24 и выпускными клапанами 25, через которые поршневые камеры 5 сообщены с выполненными в корпусе 1 выхлопными камерами 26. Нагнетательные камеры 24 дополнительным каналом 27 сообщены с внутритрубным пространством, а выхлопные камеры 26 дополнительным каналом 28 соединены с затрубным пространством.

пускные 25. Например, из четырех поршневых кам:ер 5 две камеры находятся с открытыми впускными клапанами, а две другие - с закрыты.ми, так как только два впускных клапана находятся в контакте 50 с выступом 38 диска 37. Под действием рабочей жидкости поршни 3 с плунжерами 4 перемещаются вниз. Плунжер 4, вытесняя масло из плунжерной камеры 6 в верхнюю полость 12 камеры 10, создает давление в

Для своевременного открытия и закры- 55 последней, значительно превышающее .давтия клапанов 23 и 25 в корпусе 1 установлен механизм их управления, выполненный в виде вала 29, нижний конец которого снабжен приводом его вращения (распололение в поршневой камере 5, под действием давления масла разделительный поршень 11 перемещается вниз и вытесняет жидкость из нижней полости 13 камеры 10

открыты впускные клапаны 23 и закрыты выпускные 25. Например, из четырех поршневых кам:ер 5 две камеры находятся с открытыми впускными клапанами, а две другие - с закрыты.ми, так как только два впускных клапана находятся в контакте с выступом 38 диска 37. Под действием рабочей жидкости поршни 3 с плунжерами 4 перемещаются вниз. Плунжер 4, вытесняя масло из плунжерной камеры 6 в верхнюю полость 12 камеры 10, создает давление в

последней, значительно превышающее .давление в поршневой камере 5, под действием давления масла разделительный поршень 11 перемещается вниз и вытесняет жидкость из нижней полости 13 камеры 10

через выпускной клапан 15 в нагнетательную камеру 17, откуда под тем же высоким давлением через канал 21 и сопло 22 в виде струи выбрасывается на забой. Одновременно толкатели 35 ромбической формы, принадлежащие плунжерам 4, выполняющим ход вниз, находятся в контакте с наклонной рабочей поверхностью 33 треугольного выступа 31 и поворачивают вал 29 с диском 37 по часовой стрелке. При крайнем нижнем положениии порщня 3 с плунжером 4 впускной клапан 23 под действием выступа 38 закрывается, а выпускной 25 за счет поворота рычага 41 открывается. Толкатель 35 оставляет треугольный выступ 31 и переходит в контакт с противоположно направленной наклонной рабочей поверхностью 34 треугольного выступа 32, сменив при этом контактируемую сторону ромба на смежную. При смене фазы распределения рабочей жидкости поршень 3 под действием поступающего масла со стороны его нижнего торца в порщневую камеру 5 из смежных поршневых камер 5 начинает перемещаться вверх. Рабочая жидкость из порщневой камеры 5 вытесняется через выпускной клапан 25 в выхлопную камеру 26 и затем в затрубное пространство. Плунжеры 4, поднимаясь,увлекают за собой разделительный поршень И, тем самым создавая разрежение полости 13. Рабочая жидкость, находящаяся во всасывающей камере 16, через впускной клапан 14 заполняет полость 13. При крайнем верхнем положении поршня 3 впускной клапан 23 выходит

из контакта с выступом 38. Выпускной клапан 25 под действием пружины 43 закрывается, а впускной 23 открывается за счет поворота рычага 41. Затем цикл повторяется. Избыток рабочей жидкости, нагнетаемой буровым насосом в колонну бурильных труб, проходит по каналам 19 и соплам 20 к забою скважины. Сопла 20 выполняют одновременно несколько функций: удерживают необходимый напор для работы поршней 3,

0 выпускают в скважину избыток жидкости в целях улучшения выноса выбуренной породы из скважины; разрушают менее крепкие виды пород, подлежащих бурению; способствуют дополнительному измельчению кусков породы, вырезанных соплом 22 за счет уда ров их друг о друга и о стенки скважины.

Поворачивание снаряда,необходимое для резки породы по всему периметру скважины, осуществляется путем вращения всей

Q колонны труб 2 с помощью бурового ротора.

Для восстановления утечек масла из камер 6 и верхних полостей 12 нет необходимости ставить специальный лубрикатор, так как есть возможность верхнюю полость

5 12 камеры 10 выполнить по высоте значительно больше, чем это необходимо для выполнения рабочего хода разделительным пор шнем 11. По мере утечки масла из верхней полости 12, разделительный поршень 11 будет смешаться вверх. В качестве разделительного поршня 11 возможно использование сильфона.

0

J5

|рьг./

Л-А ////7777 ///777

22

фиг. 3

5-5

15

фиг. h

фиг.о

г-г

л

31

Риг.6

(руг, 7

33

3/ 3 t

фиг.8