Керноотборный снаряд Советский патент 1991 года по МПК E21B25/00 

Изобретение относится к горному делу, а именно к устройствам для бурения скважин с отбором керна.

Целью изобретения является повышение выноса керна при одновременном сокращении затрат времени на его отбор.

На фиг. 1 изображен снаряд, общий вид, в разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1;

на фиг. 3 - снаряд после срабатывания приводного механизма, отбор керна, общий вид; на фиг. 4 - то же, после отделения керна от забоя.

Керноотборный снаряд содержит корпус 1 с переводником 2 для соединения с бурильными трубами (не показаны) и коронкой 3. В полости 4 корпуса 1 размещен керноприемник 5 с узлом б вращения и хвосто- - виком 7, установленном в нижней части 8 керноприемника 5 с возможностью продольного перемещения и зафиксированном в исходном положении срезным штифтом 9. Внутри хвостовика 7 выполнена коническая расточка 10, над которой размещены элементы отделения керна от забоя, выполненные в виде клиньев 11, зафиксированных в исходном положении разрезным упругоде- формируемым кольцом 12. Базирование керноприемника 5 внизу осуществляется торцом 13 хвостовика 7, размещенным в расточке 14 коронки 3, для прохода раствора в которой выполнены отверстия 15. Выбуриваемый керн 1 б размещается в полости 17 керноприемника 5 который, через узел 6 вращения соединен с поршнем 18, размещенным в расточке 19 переводника 2 и фиксируемым в исходном положении срезным штифтом 20. При этом поршень 18 перекрывает отверстие 21, выполненное в стенке переводника 2. В поршне 18 выполнены центральный канал 22, перекрываемый сбрасываемым с поверхности запорным клапаном 23 керноприемника 5, и сквозные каналы 24, размещенные равномерно на торце эксцентрично центральному каналу 22 и перекрываемые управляющими шарами 25. В открытом положении сквозной ка- нал 24 гидравлически сообщается с надпоршневой полостью расточки 26, диаметр которой меньше диаметра расточки 19. На верхнем торце поршня 18 выполнена радиальная канавка 27, имеющая скос 28 с наклоном к центру поршня 18, а по периферии выполнена кольцевая проточка 29, ширина которой больше диаметра, а глубина - больше радиуса управляющего шара 25. Над поршнем 18 в переводнике 2 установлена дифференциальная втулка 30, взаимодействующая с пружиной 31, установленной в полости 32, сообщающейся со скважиной отверстием 33. В крайней нижнем положении втулка 30 нижним торцом 34 взаимодействует с шаром 25.

Керноотборный снаряд работает следующим образом.

В исходном положении (фиг. 1) без запорного клапана 23 снаряд на колонне бурильных труб (не показан) спускают на забой. При этом заполнение колонны труб раствором производится через полость 17 керноприемника, центральный канал 22 и канал дифференциальной втулки 30, а также через отверстий 15 коронки 3, полость 4 корпуса 1, расточку 19, сквозной канал 24, а с подъемом управляющего шара 25 раствор через полость расточки 26 и канал диффег

ренциальной втулки 30 поступает в колонну бурильных труб.

При необходимости промежуточных промывок при спуске нагнетаемый раствор

будет поступать в скважину только через полость 17 керноприемника, чем предотвращается образование в нем плотных глинистых пробок и накопление шлама, которыми в процессе бурения может закли0 ниваться и разрушаться выбуриваемый керн 16. Промежуточные промывки возможны одновременно и через полость 4, для чего при выключенных насосах включается вращение колонны труб со снарядом. При

5 этом действием центробежных сил управляющие шары 25 будут смещены с седел сквозных каналов и по канавке 27 будут перемещаться в радиальном направлении по скосу 28 к периферии торца поршня 18

0 до упора в поверхность расточки 26. Благодаря тому, что диаметр расточки 26 меньше диаметра расточки 19, т. е. меньше диаметра поршня 18, западания шаров 25 в проточку 29 не произойдет. Последующим

5 включением промывки (не останавливая вращения) втулка 30 смещается вниз, удерживая шары 25 в этом положении (фиг. 3), после чего вращение выключают и производят промывку в течение необходимого вре0 мени через открытые сквозные каналы 24 и керноприемник 5. Перед началом бурения в колонну труб сбрасывается запорный клапан 23, который, перекрывая центральный канал 22, направляет поток раствора через

5 скважинные каналы 24, чем предотвращается размыв керна 16, находящегося в полости 17 керноприемника 5.

Бурение с отбором керна производят с первоначальным включением вращения

0 снаряда и последующим включением промывки, благодаря чему управляющие шары 25, переместившись по канавке 27, откроют сквозные каналы 24, а после включения промывки будут удерживаться в этом положе5 нии торцом втулки 30.

Выбуриваемый керн 6 не взаимодействует с клиньями 11 благодаря их фиксированию кольцом 12 в исходном положении, предотвращающим контакт с керном, что

0 обеспечивает сохранность керна и повышает долговечность клиньев 11.

По окончании рейса проходки с отбором керна выключают промывку и вращение. После возвращения шаров 25 по скосам 28 на

5 седло сквозных каналов 24 вновь включает насосы. Усилием от возрастающего давления раствора в замкнутой полости колонны бурильных труб поршень 18 будет смещаться по расточке 19 вниз. При этом будет срезан штифт 20, а при дальнейшем

перемещении поршня 18 и связанного с ним кррноприемника 5 вниз, после упора хвостовика 7 в расточку 14 коронки 3 произойдет срез штифта 9. По мере перемещения керноприемника 5 клинья 11, шарнирно закрепленные на нижнем торце 8, будут взаимодействовать с конической расточкой 10 и, отклоняясь, будет внедряться в керн 16, производя отделение его от забоя Благодаря тому, что при отделении керна перемещения снаряда с бурильной колонной не производится, весь выбуренный столбик керна остается в керноприемнике 5, что повышает вынос керна. В конце хода поршня 18 вниз (фиг, 4) будет открыто отверстие 21, давление в колонне труб снизится На поверхности момент начала движения поршня 18 с керноприемником 5 отмечается на манометре скачком давления раствора в на- iнетательной магистрали, а сигналом о полном срабатывании механизмов снаряда является снижение давления и восстановление циркуляции бурового раствора После отрыва снаряда от забоя включается вращение, шары 25 под действием центробежных сил, перемещаясь по канавке 27 в радиальном направлении от центра, падут в кольцевую проточку 29 (фиг. 2), откуда самопроизвольный возврат их невозможен боагсцаря соотношению ра мгров гр.-чоч ки 29 и шаров 25 Тем самым, в процессе подъема снаряда на ппвг OXHOCTI скмотн каналы 24 будут постоянно пь . обеспечивает свободный излт л 3

КОЛОННЫ бурИЛЬНЫХ Труб При ПОДЬРГ ill

можность циркуляции раствора при , мывке через полость 4 к о р 11 v сi i огверстия 15 коронки чем предобра чст ел возникновение ослохи н,1й в пи,- т, - жек. прихватов и пр

На поверхности от кор yt i отгчм ,,м юг переводник 2, после чего за поршеш 1„ вытаскивают керноприемни/ 5 керн 16 иь полости 17 извлекают могле отгординенпя хвостовика 7

Формула изобретения Керноотборчый снаряд содер-кащии ксппус с коронкой и переходником СОР

динения с колонной бурильных труб, установленный в корпусе с возможностью продольного перемещения керноприемник с узлом вращения, хвостовик установленный

в нижней части керноприемника и взаимодействия с коронкой, элементы отделения керна от забоя, размещенные на хвостовике и приводном механизме в виде подвижного поршня, установленного в расточке переводника и соединенного с узлом вращения и имеющего центральный канал с седлом под запорный клапан и сквозные каналы, размещенные эксцентрично центральному каналу, отличающийся тем, что, с целью.

повышения выноса керна при одновременном сокращении затрат времени на его отбор, он снабжен управляющими шарами и подпружиненной дифференциальной втулкой, расточка переводника выполнена ступенчатой, верхняя, ступень которой имеет диаметр меньше диаметра поршня, цент- пальный канал которого связан с полостью керноприемника, сквозные каналы выполнены с седлом под управляющие шары, а

поршень с канавкой на верхнем торце с наклоном к центру и кольцевой проточкой по периферии верхнего торца последняя выполнена с шириной не менее диаметра и высотой не менее радиуса управляющих шао Р при эшм последние размещен,,1 глаци- онэрчо на седлах сквозчых каналов в ве(. 01 и ступени расточки иер вод-мка с ьо мч t чостью repe c-U .r 1ия в радмальнпм тип плен и и по к i ч явке Р подпружинь иная

д, 1( i | енциалы1Я7 тулка становпеиа в Р ич тнике над управл тщи - црраш/ , г зможчостью продольною перемещения и п тимодействия с последним горцем раи- i. i нижнем положении и принятия его к

Gv , i поверхности верхней ступени par

ЛЧК1 ПГр ООДНИК Причем ХВОС СПИ, ВЫг, o lH 1 -1 г. конической рястом кой и установлен с возможностью продольного перемси4 ния, а элементы ОТД ЛРНИЯ керна oi выполнены с видр клиньев усга- нор таш- ь х с возможностью взаимодействия г конической ра ;очкои гри nepeMi (црнии керноприг мника относитель- ш г гговика

Риг.1

18

Риг.З

11

Фаг.Ц

Изобретение относится к горному делу и предназначено для бурения с отбором керна. Цель изобретения - повышение выноса керна при одновременном сокращении затрат времени на его отбор. Снаряд имеет управляющие шары, подпружиненную дифференциальную втулку и расточку переводника, выполненную ступенчатой. Верхняя ступень расточки имеет диаметр меньше диаметра поршня. Центральный канал поршня связан с полостью керноприем- ника, сквозные каналы выполнены с седлом под управляющие шары. Поршень имеет канавку на верхнем торце с наклоном к центру и кольцевую проточку по периферии верхнего торца. Кольцевая проточка выполнена с шириной не менее диаметра и высотой не менее радиуса управляющих шаров. Последние размещены стационарно на седлах сквозных каналов в верхней ступени расточки переводника с возможностью перемещения в радиальном направлении по канавке. Подпружиненная дифференциальная втулка установлена в переводнике над управляющими шарами с возможностью продольного перемещения и озамодейст- вия с последним торцом в крайнем нижним положении и прижатия его к боковой поверхности верхней ступени расточки перевод- .чика. Хвостовик снаряда выполнен с конической расточкой и установлен с возможностью продольного перемещения. Элементы отделения керна от забоя выполнены в виде клиньев. Последние установлены с возможностью взаимодействия с конической расточкой при перемещении керноприемника относительно хвостовика. На поверхности от корпуса отвинчивают переводник, после чего за поршень вытаскивают керноприемник, керн из полости которого извлекают после отсоединения хвостовика.4 ил. ё ON СП -N СЛ Ю ч|