Вибратор керноприемной трубы Советский патент 1992 года по МПК E21B25/00 

Изобретение относится к горному делу, к средствам для геологоразведочного бурения с отбором керна.

Известны вибраторы для кбрнопри- емных труб, содержащие корпус и боек в виде эллипсоидного тела, подвешенного на опоре с возможностью углового перемещения относительно продольной оси снаряда и образующего с керноприемной трубой кольцевой диффузор.

Недостатком известных вибраторов является размещение бойка в полости керноприемной трубы, вследствие чего поток промывочной жидкости, возбуждающий колебания бойка, разрушает поступающий в трубу керн.

Известен также вибратор керноприемной трубы, содержащий корпус с нагнетательным каналом, установленное в нагнетательном канале опорное гнездо и шарнирно соединенный опорной муфтой с опорным гнездом узел в виде двух-бойков, связанных один с другим соединительным элементом, имеющим

центральный канал с выходами в нагнетательный канал и с шаровым обратным клапаном.

Недостатком этого вибратора является то, что жесткий патрубок, связывающий бойки, обладает малой динамической неустойчивостью. Вследствие этого частота колебаний является определенной и фиксированной величиной, что не позволяет связать произво- дительность подачи промывочной жидкости с частотой вибраций иначе, как линейно. Кроме того, затруднен пере-, ток промывочной жидкости из полости керноприемной трубы в межтрубное пространство, что препятствует поступлению керна в трубу.

Цель изобретения - повышение вы хода керна.

Вибратор обеспечивает снижение , величины коэффициента трения горной породы о металл керноприемной трубы и создание восходящего потока буросл С

1 Ј

vi сл ю ю ю

ND

3

вого раствора, способствующего перемещению кернп вглубь трубы.

Поставленная цель достигается тем, что в известном вибраторе кернопри- емной трубы, содержащем корпус с нагнетательным каналом, установленное в нагнетательном канале опорное гнездо и шарнирно соединенный опорной муфтой с опорным гнездом узел в виде двух бойков, связанных друг с другом соединительным элементом, имеющим центральный канал с выходами внагне тательный канал и с шаровым обратным клапаном, он снабжен пружиной,установленной в сжатом состоянии в центральном канале соединительного элемента, соединительный элемент выполнен эластичным с уменьшающейся по наружному диаметру и плавносопрягаю- щейся с опорной муфтой поверхностью, при этом верхний боек выполнен с кольцевой проточкой по боковой наружной поверхности, а выходы центрального канала в нагнетательный расположены в кольцевой проточке .

На фиг. 1 изображен предлагаемый вибратор, вид сбоку, продольный разрез; на фиг.2 - схема колеблющегося вибратора и направление движения потока промывочной жидкости.

Вибратор содержит корпус 1 в виде верхней части керноприемной трубы с нагнетательным каналом 2, подшипниковым узлом 3 и периферийными каналами k под ним, ниже котбрых размещена кольцевая опора 5. Через центральное отверстие опоры 5 пропущен соединительный элемент 6 из упруго- эластичного материала с опорной муфтой 7 в центральной части, взаимодействующей с опорой 5 и герметично перекрывающей ее центральное отвер- стие. Соединительный элемент 6 соединяет основной боек 8, выполненный в виде конической головки с пояском

9и ступенчатым кольцевым основанием

10меньшего, чем у пояска 9, диаметра, и дополнительный боек 11, сооб10

20

25

В полости центрального канала упругого соединительного элемента 6 размещена кольцевая цилиндрическая пружина 16 сжатия с разновысокими кольцами 17, упирающаяся в торцы бойков ,8 и 11. Поверхность элемента 6 выше муфты 7 имеет коническую форму, и ее вершина плавно расширяется к сопрягаемой с ней поверхности торца муфты 7. Расширяющаяся часть поверхности элемента 6 размещена напротив периферийных каналов k. Взаимодействующие поверхJ5 ности муфты 7 и опоры 5 выполнены соответственно сферически выпуклыми и вогнутыми. Соединение бойков 8 и 11 с упругим элементом осуществляется при помощи муфт 18 и 19 соответственно. При этом между муфтами 18, 19 и 7 имеется свободная поверхность упругого соединительного элемента 6.

Вибратор работает следующим образом.

При бурении поток бурового раствора своей пульсацией создает вибра- циЪ основного бойка 8 в нагнетательном канале 2 корпуса I. Продольные

30 и поперечные волны от вибрации бойка 8 передаются упругим соединительным - элементом 6 на дополнительный боек I 11, который наносит удары/по керноприемной трубе. При этом происходит

35 снижение коэффициента трения керна о металл, чем улучшаются условия его перемещения в керноприемной трубе. Этому же способствует восходящий поток бурового раствора в по40 л ости керноприемной трубы, создаваемый эжекционным эффектом, возникай щим при течении потока между пояс- , ком 9 и стенками корпуса 1 и в рас-; ширяющемся пространстве под голов45 кой бойка 8 у основания 10. При этоМ пространство между муфтой 18 и стен-| ками корпуса 1 является кольцевым конфузором, а расширяющееся прост- , ранство у конической поверхности собщая между собой их центральные кЗйа- 50 динительного элемента 6 - диффузоров

лы 12 и 13 соответственно. При этом , канал 12 является тупиковым и сообщается с нагнетательным каналом 2 посредством наклонных к оси боковых отверстий И, направленных книзу к периферии на суженном участке бойка 8 под конической головкой, а в сквозном канале 13 дополнительного бойка 11 размещен шаровой обратный клапан 15

струйного насоса. Усилению эжекции | способствуют колебания дополнительнб- го бойка 11 с клапаном 15, упругого элемента 6 с пружиной 16 и основного 55 бойка 8 с отверстиями 14.

Разность зазоров между стенками корпуса 1 и бойками 8 и 11 обеспечивает нанесение ударов ниже опоры Ј. Сферическая поверхность контакта

Ц

,

10

20

25

В полости центрального канала упругого соединительного элемента 6 размещена кольцевая цилиндрическая пружина 16 сжатия с разновысокими кольцами 17, упирающаяся в торцы бойков ,8 и 11. Поверхность элемента 6 выше муфты 7 имеет коническую форму, и ее вершина плавно расширяется к сопрягаемой с ней поверхности торца муфты 7. Расширяющаяся часть поверхности элемента 6 размещена напротив периферийных каналов k. Взаимодействующие поверхJ5 ности муфты 7 и опоры 5 выполнены соответственно сферически выпуклыми и вогнутыми. Соединение бойков 8 и 11 с упругим элементом осуществляется при помощи муфт 18 и 19 соответственно. При этом между муфтами 18, 19 и 7 имеется свободная поверхность упругого соединительного элемента 6.

Вибратор работает следующим образом.

При бурении поток бурового раствора своей пульсацией создает вибра- циЪ основного бойка 8 в нагнетательном канале 2 корпуса I. Продольные

30 и поперечные волны от вибрации бойка 8 передаются упругим соединительным - элементом 6 на дополнительный боек I 11, который наносит удары/по керноприемной трубе. При этом происходит

35 снижение коэффициента трения керна о металл, чем улучшаются условия его перемещения в керноприемной трубе. Этому же способствует восходящий поток бурового раствора в по40 л ости керноприемной трубы, создаваемый эжекционным эффектом, возникай щим при течении потока между пояс- , ком 9 и стенками корпуса 1 и в рас-; ширяющемся пространстве под голов45 кой бойка 8 у основания 10. При этоМ пространство между муфтой 18 и стен-| ками корпуса 1 является кольцевым конфузором, а расширяющееся прост- , ранство у конической поверхности собдинительного элемента 6 - диффузоров

струйного насоса. Усилению эжекции | способствуют колебания дополнительнб- го бойка 11 с клапаном 15, упругого элемента 6 с пружиной 16 и основного бойка 8 с отверстиями 14.

Разность зазоров между стенками корпуса 1 и бойками 8 и 11 обеспечивает нанесение ударов ниже опоры Ј., Сферическая поверхность контакта

Использование: геологоразведочное бурение скважин с отбором керна Установленный в нагнетательном канале корпуса узел в виде двух бойков имеет соединяющий их эластичный элемент с пружиной в центральном канале и с плавно сопрягающейся с опорной муфтой поверхностью, обеспечивающих динамическую неустойчивость вибратора в потоке промывочной жидкости. 2 ил.

Фиг. 2