Колонковый снаряд Советский патент 1992 года по МПК E21B25/00 

1

(21)4868338/03 (22)21.09.90 (46)30.09.92. Бюл. №36

(71)Сургутское отделение Западно-Сибирского научно-исследовательского и проект- но-конструкторского института технологии глубокого разведочного бурения

(72)Г.К.Ешимов

(56)Авторское свидетельство СССР №50192, кл. Е21 В 4/02, 1936.

Авторское свидетельство СССР № 1594260, кл. Е 21 В 25/00, 1989. (54) КОЛОНКОВЫЙ СНАРЯД

(57)Использование: бурение скважин с отбором керна. Сущность изобретения: устройство содержит наружную трубу в нижней части. Гидравлический забойный двигатель со статором, ротором, соединенным с наружной трубой и рабочим пространством между ними. Внутри наружной трубы размещена керноприемная труба с шаровым клапаном, седлом для него и кернорвателем. Керноприемная труба связана со статором забойного двигателя. Рабочее пространство забойного двигателя и межтрубное пространство разделяет перемычка, имеющая подшипниковый узел, размещенный в наружной трубе. В полости статора размещен патрубок, гидравлически сообщающий межтрубное пространство с рабочим пространством в верхней части забойного двигателя. Ротор выполнен с головкой в верхней части, имеющей сквозные продольные каналы, сообщающие рабочее пространство в верхней части забойного двигателя с затрубным пространством. Шаровой клапан размещен в верхней части патрубка с возможностью перекрытия сводного канала головки ротора и посадки его на седло при прекращении циркуляции промывочной жидкости. 3 ил.

(Л

С

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для бурения скважин с отбором керна.

Известны колонковые снаряды, содержащие наружную трубу с колонковым долотом и керноприемную трубу внутри нее с турбиной, лопатки которой прикреплены к керноприемной трубе, а рабочие лопасти - к наружной трубе в несколько рядов.

Недостатком этих снарядов является невозможность использования узлов серийно выпускаемых турбобуров, так как их рабочие лопасти прикреплены к валу.

Известен также колонковый снаряд, содержащий наружную трубу с колонковым долотом в нижней части, гидравлический забойный двигатель со статором, ротором, соединенным с наружной трубой, и рабочим

пространством между ними и керноприемную трубу с шаровым клапаном, седлом для него и кернорвателем, размещенную внутри наружной трубы и связанную со статором забойного двигателя.

Недостаток этого снаряда состоит в ненадежности стопорения керноприемной трубы от вращения в процессе бурения, в результате чего снижается эффективность бурения с отбором керна: производительность процесса, количество и качество получаемого керна.

Целью изобретения является повышение эффективности бурения с отбором керна.

Поставленная цель достигается тем, что в колонковом снаряде, содержащем наружную трубу с колонковым долотом в нижней

XJ

О

сл

со сл сл

части, гидравлический забойный двигатель со статором, ротором, соединенным с наружной трубой, и рабочим пространством между ними, и керноприемную трубу с шаровым клапаном, седлом для него и кернор- вателем, размещенную внутри наружной трубы и связанную со статором забойного двигателя, он снабжен перемычкой с разме- щенным в наружной трубе подшипниковым узлом, разделяющей рабочее пространство забойного двигателя и межтрубное пространство патрубком, размещенным в полости статора и жестко с ним связанным, гидравлически сообщающим межтрубное пространство с рабочим пространством в верхней части забойного двигателя, ротор выполнен с головкой в верхней части, имеющей сквозные продольные каналы, сообщающие рабочее пространство в верхней части забойного двигателя с затрубным пространством, шаровый клапан размещен в верхней части патрубка с возможностью перекрытия сквозного канала головки ротора и посадки его на седло при прекращении циркуляции промывочной жидкости. При этом предотвращается зашламование забойного двигателя в процессе спуска снаряда в скважину, повышаются вынос керна и механическая скорость бурения.

На фиг.1 изображен колонковый сна- ряд, продольный разрез; на фиг.2 - узел I на фиг,1 (стрелками показано направление движения бурового раствора); на фиг.З - промежуточное положение клапана,

Колонковый снаряд(фиг.1)содержитза- бойный двигатель со статором 1, ротором 2 и шпинделем 3 с муфтой 4 для соединения с бурильными трубами. В головке 5 ротора 2, соединенного с наружной трубой 6, выполнены сквозные каналы 7 для перетока части бурового ротора из рабочего пространства забойного двигателя в затрубное пространство.

Полость статора 1 сообщена отверстиями 8 с рабочим пространством в верхней части забойного двигателя. Рабочее пространство отделено перемычкой 9 от межтрубного пространства, заключенного между наружной 6 и керноприемной 10 трубами. Керноприемная труба 10 жестко сое- динена со статором 1 через перемычку 9, включающую подшипниковый узел 11, служащий для передачи осевой нагрузки от бурильных труб на вращающуюся наружную трубу 6, и через короткий патрубок 12 с отверстиями 13 и седлом 14 под шаровой клапан 15. Шаровой клапан 15 размещают перед спуском снаряда на забой в регуляторе 16 с каналами: входным 17, выходным 18 и устьевым 19, открытым в полость длинного патрубка 20, сообщающего рабочее пространство в нижней части забойного двигателя над перемычкой 9 с полостью керноприемной трубы 10. Устьевой канал 19 оборудован регулирующей пластинкой 21, не пропускающей шаровой клапан 15 в канал 19 при первоначальном прокачивании бурового раствора, Наружная труба 6 соединена с колонковым долотом 22, а кернопри- емная - с кернорвателем 23. Между ротором 2 и шпинделем 3 и между перемычкой 9 и наружной трубой 6 размещены уплотнения 24, а между статором 1 и ротором 2 - подшипники 25.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Перед спуском на забой клапан 15 располагают в регуляторе 16, отвинтив и приподняв головку 5, и опустив клапан 15 ниже пластинки 21. Далее головку 5 свинчивают с ротором 2, и собранный снаряд опускают на забой скважины на колонне бурильных труб, являющейся каналом для подачи к снаряду бурового раствора. Опускаемый на забой гидравлический двигатель предохранен отзашламования перемычкой 9 и клапаном 15. По достижении забоя в полость снаряда закачивают буровой раствор, создавая на роторе 2 крутящий момент. При этом буровой раствор протает по полости статора 1 и через отверстия 8 попадает в рабочее пространство забойного двигателя. Заторможенный бурильными трубами статор 1 остается без вращения, а ротор 2 вращается вправо, передавая через наружную трубу 6 вращение на колонковое долото 22.

Отработавший в рабочем пространстве забойного двигателя буровой раствор протекает через регулятор 16, приподнимая шаровой клапан 15 над отверстиями 17, При этом пластинка 21 не позволяет клапану 15 переместиться в полость длинного патрубка 20. Клапан 15 перемещается в верхнюю часть регулятора 16, перекрывая его выходной канал 18, Поток бурового раствора удерживает шаровой клапан в таком положении усилием давления струи, постоянный расход которой поддерживается буровым насосом.

Буровой раствор через устьевой канал 19 и длинный 20 и короткий 12 патрубки поступает в полость керноприемной трубы 10, очищая ее от шлама. Часть потока протекает через отверстия 13 патрубка 12 в межтрубное пространство. Кратковременным прекращением подачи бурового раствора клапан перемещается в полость атрубка 20 и при дальнейшей подаче растворя садится в седло 14, перекрывая полость керноприемной трубы 10 от нисходящего потока бурового раствора. Керноприемная труба 10, соединенная со статором 1, надежно удерживается от вращения. Осевая нагрузка на колонковое долото 22 передается через подшипниковый узел 11 от колонны бурильных труб. Струи бурового раствора, отработанного в рабочем пространстве забойного двигателя, не попавшие в полость патрубка 20, истекают в затрубное пространство через каналы 7, создавая струйные потоки, параллельные оси снаряда и интенсифицирующие отток бурового раствора от забоя скважины, способствуя тем самым улучшению условий очистки забоя от шлама.

По окончании бурения сформированный керн удерживается в трубе 10 кернор- вателем 23. На поверхности наружная труба 6 удерживается в клиньях ротора, а забойный двигатель с перемычкой 9 и керноприемной трубой 10 и керном внутри нее отвинчиваются и извлекаются из трубы 6. Затем отвинчивают кернорватель 23 и извлекают керн из трубы 10. После отвинчивания трубы 10с патрубком 12 от перемычки 9 извлекают шаровой клапан 15 для помещения его в регулятор 16 и описанный цикл повторяют.

0

5

0 5 0

Формула изобретения Колонковый снаряд, содержащий наружную трубу с колонковым долотом в нижней части, гидравлический забойный двигатель со статором, ротором, соединенным с наружной трубой и рабочим пространством между ними, и керноприемную трубу с шаровым клапаном, седлом для него и кренорвателем, размещенную внутри наружной трубы и связанную со статором забойного двигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности бурения с отбором керна, он снабжен перемычкой с размещенным в наружной трубе подшипниковым узлом, разделяющей рабочее пространство забойного двигателя и межтрубное пространство, патрубком, размещенным в полости статора и жестко с ним связанным, гидравлически сообщающим межтрубное пространство с рабочим пространством в верхней части забойного двигателя, ротор выполнен с головкой в верхней части, имеющей сквозные продольные каналы, сообщающие рабочее пространство в верхней части забойного двигателя с затрубным пространством, шаровой клапан размещен в верхней части патрубка с возможностью перекрытия сквозного канала головки ротора и посадки его на седло при прекращении циркуляции промывочной жидкости.

S9C99Al

а

Фиг 2