Колонковый снаряд Советский патент 1990 года по МПК E21B25/02 

Изобретение относится к горному делу, в частности к средствам для

бурения скважин с отбором керна.

Цель изобретения - повышение ны- |хода керна.

На фиг.1 изображен снаряд, верхняя часть; на фиг.2 - то же, нижняя часть; на фиг.3 - снаряд со снятым керноприемником, продольный разрез; на фиг.4 - съемный керпоприеюшк; на фиг.5 - аксонометрическая проекция съемного керноприемника с полым ва- лом и распорным механизмом с вырезом 1/2; на фиг.6 - фрагмент аксонометрической проекции шпоночной Призмы; на фиг.7 - фрагмент верхнего участка полого штока} на 1ФИГ.8 - сечение А-А на фиг.5; на

фиг.9 - фрагмент аксонометрической проекции опорного гнезда.

Колонковый снаряд состоит из корпуса 1 с внутренним опорным гнездом в виде втулки 2 с ребрами 3 и каналами 4 в них, сообщаюшими полость центрального отверстия 5 через обратные клапаны 6 с затрубным пространством. Корпус 1 имеет узел 7 для соединения с бурильными трубами (не показаны). Внутри корпуса размещен забойный гидравлический двигатель со статором 8 и группой турбин 9, соединенньк совместно с раструбами 10 и 11 с полым валом 12.

Турбины, раструбы и польш вал обрзуют ротор забойного двигателя, уста новленньй в корпусе 1 на подшипниковых узлах 13, при этом сопряженные друг с другом торцовые поверхности турбин 9 и раструбов 10 и 11 выполнены коническими. Нижний конец раст руба 11 соединен с наружной трубой

Б

0

5

14, имеющей опорный узел 15 для кинематической связи с корпусом 1 и породоразрушающее долото 16.

Внутри наружной трубы 14 установлен съемный керноприлмник 17 с керно- рвателем 18 захватной головкой 19 и опорной частью 20, соединенной с трубчатым корпусом 21, несущим ради- ально-подвижные шаровые толкатели 22.

Трубчатый корпус 21 в свою очередь установлен на опорах качения 22 внутри съемного полого вала 23 с продольными пазами, в которых размещены вьщвижные шпоночные призмы 24, оснащенные возвратными пружинами 25 ограничительными упорами 26 и продольными насечками 27.

Шаровые толкатели 22 взаимодействуют с канавками 28 на сопряженной с ними наружной поверхности продольно- подвижного полого штока 29.

Шток 29 подпружинен пружиной 30 относительно трубчатого корпуса 21, оснащен коническим наголовником 31 и связан с захватной головкой 19 через продольно-подвижную тягу 32, имеющую ответный наголовнику 31 выстзш 33, сетку 34, лопасти 35, крыльчатку 36 и клапанный диск 37.

Трубчатый корпус 21 с толкателями 22, полый шток 29 и шпоночные призмы 24 вместе образуют распорный механизм соединения полого вала 23 с турбинами 9.

Для удержа ния штока 29 в верхней положении в опорной части 20 предусмотрены стопор 38 с пружиной 39 и фиксирующей планкой 40, соответствующая канавка 41 на штоке 29 и продольная насечка 42 в опорном гнезде 2.

Тяга 32 имеет подшипниковую опору 43 в штоке 29. Для надежного распора призмы 24 на внутренней поверхности могут иметь эластичные накладки 44. Проход промывочной жидкости обеспечивается каналами 45, 46 и 47.

Колонковый снаряд работает следующим образом.

На забои колонковый снаряд опускают без съемного керноприемника, как показано на фиг.З. По достижении снарядом забоя прокачиванием промывочной жидкости очищают его полость, опускают в полость бурильньк труб съемный керноприемник в транспортном положении, когда полый шток 29 застопорен стопором 38 в верхнем положении, толкатели 22 находятся в пазах (канавках) 28, призмы 24 утоплены: в пазах вала 23 и не препятствуют проходу керноприемника через полость турбин 9, взаимодействующих друг с другом коническими поверхностями, благодаря чему турбины удерживают друг Друга от смещения в плоскостях, перпендикулярных оси снаряда. Вращающиеся при движении керноприемника опасти 35 и крыльчатка 36, а также открытые каналы 45 в опорной части 20 способствуют ускорению погружения съемного керноприемника.

При посадке керноприемника опорной частью 20 на опорное гнездо планка 40, взаимодействуя с гнездом, пе- ремещается вверх, освобояздая стопор 58, который выходит из зацепления с канавкой 41 и попадает другой стороной между выступами насечки 42. При этом полый шток 29 под действием пру- жины 30 перемещается вниз относительно трубчатого корпуса 21, канавки 28 смещаются относительно толкателей 22, которые в свою очередь смещаются в радиальном направлении от оси снаря- да, раздвигая призмы 24 и тем самым соединяя вместе турбины 9 и полый вал 23. Тяга 32 под действием собственного веса также смещается вниз. При этом клапанньй диск 37 перекрьша- ет сверху каналы 45, а зазор между вьютупом 33 и наголовником 31 сохраняется, являясь каналом для восходя- щего потока промывочной жидкости, истекающего через каналы 46, 45 и 4 в затрубное пространство. Трубчатый корпус 21 удерживает ее от вращения благодаря тому, что опорная часть 20 стопорится в опорном гнезде.

5

0

5

0

5 5 0 5

Подача на забои промывочной жидкости приводит во вращение турбины 9 и через призмь 24 крутящий момент передается на полый вал 23, а затем .на наружную трубу 14 и долото 16, через раструб 11 обеспечивая бурение горных пород. Осевая нагрузка на долото 16 передается через опорный узел 15 от колонны бурильных и утяжеленных труб. При течении потока мимо крыльчатки 36 вращается тяга 32 и лопасти 35, создавая восходящий поток промьгоочной жидкости в полости керноприемникй 17. После заполнения керноприемника 17 керном в полость бурильных труб опускают на канате овершот, зацепляемый за головку 19, и извлекают съемный керноприемник на поверхность: при этом полый шток 29, сжимая пружину 30, перемещается вверх до упора в опорную часть 20, так как последняя остается на месте под действием собственного веса и веса столба промывочной жидкости над ней. Каназки 28 устанавливаются на уровне положения толкателей 22 и они перемещаются, отжимаемые призмами 24 под действием пружин 25. Верхняя часть трубы 22 перекрывается высту- , пом 33, взаимодействующим с коническим наголовником 31, предотвращая переток промывочной жидкости от части 20 к. кернорвателю 18 и способствуя тем самым сохранению керна при подъеме керноприемника из скважины. Затем увеличивают усилие подъема до такой величины, когда становится возможным перемещение стопора 38 вдоль насечек 42 на вертикальной стенке верхней ступени центрального отверстия 5 опорного гнезда, отрывая : от него съемный керноприемник и извлекая его на поверхность. При этом призмы 24 утоплены в пазах полого вала и не препятствуют извлечению керноприемника.

Формула изобретения

Колонковый снаряд, содержащими корпус с узлом для соединения с бурильными трубами и. внутренним опорным гнездом, размещенный внутри корпуса забойньй гидравлический двигатель с установленным на подшипниковых узлах ротором в виде грзшпы турбин, сое,циненных с полым валом, связанную с ротором наружную трубу с породораз- рушающим долотом и опорным узлом для

кинематической связи с корпусом и ; размещенный внутри наружной трубы I съемный керноприемник с захватной

головкой и опорной частью для взаимо , действия с опорным гнездом, о т л и- ;Ч а ю щи и с я тем, что, с целью :повышения выкода керна, соединение турбин с полым валом выполнено в |ввде распорного механизма, имеющего |вьивижные шпоночные призмы, трубча- |тьи корпус с Радиально-подвижными шаровыми толкателями и продольноподвижный полый шток с канавками на наружной поверхности, сопряженной с шаровыми толкателями, при этом трубчатый корпус соединен с опорной

частью и установлен на опорах качения внутри полого вала, полый шток соединен с захватной головкой, польШ вал выполнен съемным с и продольными

пазами для. размещения шпоночных призм,, асопрядсенные одна с другой торцовые ) поверхности смежных турбин - коническими.

Изобретение относится к горному делу, к средствам для бурения скважин с отбором керна. Цель - повышение выхода керна. Колонковый снаряд содержит корпус с размещенным внутри него забойным гидравлическим двигателем (ЗГД), связанную с ротором ЗГД наружную трубу с породоразрушающим долотом и съемный керноприемник, закрепленный опорной частью с захватной головкой в опорном гнезде корпуса и располагающийся внутри наружной трубы. Ротор ЗГД выполнен в виде группы турбин, связанных со съемным полым валом распорным механизмом, имеющим выдвижные шпоночные призмы в продольных пазах полого вала, взаимодействующие с радиально-подвижными шаровыми толкателями. Последние установлены в гнездах трубчатого корпуса и сопрягаются с канавками на поверхности продольно-подвижного полого штока, расположенного внутри трубчатого корпуса и связанного с захватной головкой. При этом трубчатый корпус соединен с опорной частью съемного керноприемника, установлен внутри полого вала и связан с ним опорами качения, а турбины ротора сопрягаются одна с другой коническими торцовыми поверхностями. При посадке керноприемника опорной частью на опорное гнездо корпуса полый шток перемещается вниз относительно трубчатого корпуса. Канавки толкателей смещаются относительно толкателей, которые раздвигают призмы 24 и соединяют этим вместе турбины и полый вал. 9 ил.

П

Фаг.2

п

и

17

S

Фиг.З

Фиг.

1д

36

Фи&.З

Фиг. 6

3 41

29

32

X

6

Фиг. 7

A-A

Фив. 8

Фиг. 9