Гидровибрационный снаряд Советский патент 1991 года по МПК E21B25/18 

Изобретение относится к технике бурения подводных скважин и отбора проб в донных отложениях.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства за счет использования энергии движения бойка вверх для разрушения забоя.

На фиг. 1 изображен гидровибрационный снаряд перед постановкой его на забой; на фиг. 2 - то же, в процессе отбора пробы.

В состав гидровибрационного снаряда уходят корпус 1 с переходником 2, верхней наковальней 3 и ограничителями 4 и 5. К переходнику 2 снизу крепится клапанная коробка 6, в которой установлен впускной клапан 7. Клапанная коробка 6 связана с цилиндром 8, в котором установлен поршень 9, жестко соединенный с бойком 10 штоком с уступом 11. В надпоршневой полости цилиндра 8 установлен выпускной клапан 12 с толкателем 13 и пружиной 14. Отделенная от напорной магистрали камера между верхней 3 и нижней 15 наковальнями разделена бойком 10 на надбойковую 16 и подбойковую 17 полости. В надбойко- вой полости 16 установлен тарельчатый клапан 18, подпружиненный относительно бойка 10 и предназначенный для перекрытия выхлопных каналов 19 в верхней наковальне 3. В бойке 10 выполнены гидравлическая камера 20, в которой установлен хвостовик 21 наковальни 15, имеющий поршневую поверхность 22. Гидравлическая камера 20 связана с бойко- вой полостью 16 каналами 23, а с подбойковой полостью 17 - радиальными каналами 24, выполненными с возможностью перекрытия их бойком 10. В свою очередь над- бойковая полость 16 сообщается посредством выхлрпных каналов 19 в верхней наковальне 3 с окружающей средой. В нижней наковальне 15, выполненной в виде поршня, установленной между ограничителями 4 и 5 и связанной с колонковой трубой 25 колонкового набора, размещена система насосных клапанов, имеющая впускной 26 и выпускной 27 насосные клапаны. Подбойковая полость 17 связана с полостью колонковой трубы каналом 28 и клапаном 26, а с окружающей средой - каналами 28-29 и клапаном 27. В нижней части колонковой трубы установлен башмак 30 с кернорвате0 лем31.

Устройство работает следующим образом.

Снаряд спускают на бурильных трубах на забой, при этом боек 10 и нижняя нако5 вальня 15 находятся под действием собственного веса в крайнем нижнем положении, уступ 11 контактирует с верхней наковальней 3, а нижняя наковальня 15 - с ограничителем 5. При постановке снаряда на забой

0 корпус 1 перемещается относительно нижней наковальни 3 до упора последней в ограничитель 4. При контакте бойка 10 с нижней наковальней 15 происходит его перемещение вверх до упора толкателя 13 во

5 впускной клапан 7 и образование зазора между уступом 11 и верхней наковальней 3. В это время хвостовик 21 перекрывает каналы 24, связывающие гидравлическую камеру 20 с подпоршневой полостью 17. При

0 подаче рабочей жидкости в снаряд она поступает через канал в переходнике 2, по кольцевому зазору между корпусом 1 и цилиндром 8 под поршень 9 Поршень 9 вместе с бойком 10 перемещается вверх. При

5 этом впускной клапан 7 остается закрытым за счет действия на него давления рабочей жидкости, поэтому при движении бойка 10 вверх происходит сжатие клапанной пружины 14. В это время жидкость из надпоршне0 вой полости цилиндра 8 вытесняется в окружающую среду через каналы в клапанной коробке 6 и распределительном переходнике 2, а из надбойковой полости 16 - через каналы 19 в верхней наковальне 3.

При дальнейшем движении поршня 9 вверх он наносит удар по выпускному клапану 12. который за счет силы удара и сжатой пружины 14 перемещается вверх, перекрывая каналы в клапанной коробке 6. Впускной клапан 7. связанный с выпускным клапаном 12 толкателем 13, открывается, и рабочая жидкость поступает и в надпоршневую полость цилиндра 8. Одновременно тарельчатый клапан 18 перекрывает каналы 19 в верхней наковальне 3. Поскольку при движении бойка 10 каналы 24 остаются закрытыми хвостовиком 21, то происходит гидравлическое замыкание надбойковой полости 16 и гидравлической камеры 20. В результате боек 10 наносит удар по замкнутому объему жидкости, при этом в надпор- шневой полости 16 распространяется волна ударного давления, которая через каналы 23 распространяется в гидравлическую ка- меру 20 и при подходе к поршневой поверхности 22 хвостовика 21 передает ему энергию удара, под действием которой происходит внедрение в грунт башмака 30.

Поскольку рабочая жидкость попадает и в нэдпоршневую полость цилиндра 8, то за счет разности усилий, действующих над и под поршнем 9, последний начинает перемещаться вниз. При ятм клчпаппз э группа нахс дится в крайнем верхнем положении зч счет давления рабочей жидкости на гарелку клапана 12. В это же время р чадбоиковую полость 16, открывав клапан 18, логтупает жидкость из окружающей среды При непшем движении бойка вниз он наносит удар по выпускному клапану 12. перемещая клапанную группу в исходное со тояние, и одновременно ударяет своим нижним торцом по нижней наковатьне 15, внедпчя тем самым п гоунт башмак 30. Затем ( рабо- ты повторяется, При внедрении башма а 30 в грунт колонковая труба 25 заполняется керном. В процессе бурения в керноприем- иой грубе 25 происходит обратная циркуляция жидкости, осуществляемая за счет того. что при ходе бойка 10 вверх жидкость из кернгприемной трубы 25 поступает через впукной наемный клапан 26 и канал 28 о подбойковую полость 17, а при ходе бойка 10 вниз она поступает п окружающую среду через выпускной насосный клапан 27 и канал 29. По окончании рейса гидоовибратоо отключается, а срыв и удержание керна происходит за счет лепесткового кернорвателя 31.

Если при подъеме снаряда произойдет прмхчат колонкового набора, то дается натяжение бурильной колонне. Корпус 1 перемещается вверх до контакта ограничителя 5 с нижней наковальней 15, при этом боек 10 занимает то же положение, что и при спуске снаряда. Рабочая жидкость, подаваемая в гидровибратор, вызывает возвратно-поступательное движение поршня 9. При этом боек 10 при ходе вверх наносит удар по верхней наковальне 3; удар через корпус 1, ограничитель 5 и нижнюю наковальню 15 передается на прихваченный колонковый набор, что способствует его освобождению. При этом жидкость, находящаяся в надбойковой полости 16, не препятствует перемещению бойка 10, так как после перекрытия клапана 18 каналов 19 жидкость перетекает из надбойковой полости 16 через каналы 24 в подбойковую полость 17. А при ходе бойка вниз поршень 9 ударяет уступом 11 по верхней наковальне 3, при этом энергия этого удара на прихваченный набор не передается. Таким образом происходит выбивание колонкойого набора и освобождение его от прихвата.

Формула изобретения Гидровибрационный снаряд, включающий гидровибратор, состоящий из корпуса с переходником и наковальнями,клапанной коробки с ии,г инД|л:м, поршня с бойком, клапанной группы оистегу CHOCHL , клапанов, растащенных о нижней наковальне, и соединенный с корпусом когоькгвый набор, отличающийся тем. «то. с цеоью повышения зффективюг ги в работ за использования энергии движения вверх для разрушения забоя, нижняя наковальня выполнена ограниченно подвижной относительно корпуса с хвостов.tr-ом, вы- пичненным ч виде поршня и установленным в гидравлической камере выполненной в теле бойка, выполненного с подпружиненным относительно него клапаном надбрй- ковая и подбойковая полгсти отделены одна от другой и изолированы от напорной магистрали, при этом связанная гидравлической камерой надбойкорая пилость соединена с окружающей соедой каналами в псфхней наковальне выполненными с возможностью периодического перекрытия их клапаном, подпружиненным относительно бойка, а подоойковая полость, связанная с гидравлической камерой канала.чи, выполненными с возможностью перекрытия их хвостозиком нижней наковальни, соединена через систему насосных клапанов с полостью керноприемной трубы колонкового набора и окружающей средой.

Изобретение относится к технике бурения подводных скважин и отбора труб в донных отложениях. Цель - повышение эффективности в работе за счет использования энергии движения бойка вверх для разрушения забоя. Гидровибрационный снаряд включает гидровибратор, который содержит корпус 1 с переходником 2 , верхней наковальней (Н) 3 и нижней Н 15 и ограничителями 4 и 5. К переходнику 2 снизу крепится клапанная коробка 6 с впускным клапаном 7, связанная с цилиндром 8. в котором установлен поршень 9, жестко соединенный с бойком 10. В надпоршневой

Фиг. 2