Колонковый снаряд Советский патент 1992 года по МПК E21B25/00 

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при бурении геологоразведочных скважин с отбором керна.

Известны колонковые снаряды, содержащие соединенные с колонной бурильных труб наружную и внутреннюю трубы с колонковым долотом, размещенные коакси- ально и взаимодействующие посредством подшипникового узла подвижно друг относительно друга.

Недостатком таких снарядов является низкая производительность из-за необходимости подъема на поверхность всей колонны бурильных труб и колонкового снаряда для извлечения заполнившего его полость керна. Кроме того, передача вращения через колонну бурильных труб в глубоких скважинах неэффективна.

Известен также колонковый снаряд, содержащий колонну бурильных труб, наружную трубу с колонковым долотом в нижней части, размещенную в ней с образованием межтрубного пространства внутреннюю трубу, лопасти, размещенные в межтрубном пространстве, съемный керноприемник и седло под опорную головку съемного кер- ноприемника.

XJ о ел со

(Л

о

Недостатком этого снаряда, выбранного в качестве прототипа, является низкая надежность работы в среде, содержащей твердые частицы, приводящая к заклиниванию лопастей. Кроме того, вращающийся ротор, в полости которого размещен съемный керноприемник, не гарантирует невра- щаемость керноприемника, что приводит к снижению выхода керна и уменьшению технико-экономических показателей бурения с отбором керна.

Цель изобретения - повышение эффективности бурения с отбором керна.

Поставленная цель достигается тем, что известный колонковый снаряд, содержащий колонну бурильных труб, наружную трубу с колонковым долотом е нижней части, размещенную в ней с образованием межтрубного пространства внутреннюю трубу, лопасти, размещенные в межтрубном пространстве, съемный керноприемник и седло под опорную головку съемного керноприемника, снабжен пружинным центратором, установленным в верхней части съемного керноприемника, перемычкой, выполненной со сквозными продольными каналами, размещенной в межтрубном пространстве и жестко связанной с внутренней трубой, лопасти выполнены с упруго-эластичным покрытием с площадью, превышающей площадь лопасти, размещены в верхней части межтрубного пространства над перемычкой и попеременно связаны шарнирами с наружной и внутренней трубами, шарниры с ограничителями поворота в виде выступов, внутренняя труба имеет отверстия, выполненные в направлении вращения перед шарнирами, размещенными на внутренней трубе и сообщающими ее внутреннюю полость с верхней частью межтрубного пространства, при этом внутренняя труба жестко связана с колонной бурильных труб, наружная труба соединена с колонной бурильных труб подшипниковым узлом, каналы в перемычке выполнены в направлении вращения за выступами шарниров, размещенных на наружной трубе, а количество лопастей на внутренней трубе на одну меньше, чем на наружной,

При этом повышается эффективность бурения с отбором керна благодаря использованию в качестве привода объемного гид- равлического забойного двигателя с продольными лопастями, встроенного в межтрубную полость колонкового снаряда, и повышается выход керна благодаря обеспечению невращаемости керноприемника и созданию высокочастотных вибраций в его головке, создающих условия для беспрепятственного перемещения керна в полости керноприемника.

На фиг.1 изображен предлагаемый колонковый снаряд, продольный разрез; на

фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Колонковый снаряд содержит переводник 1, соединяющий внутреннюю трубу 2 с колонной бурильных труб и взаимодействующий через подшипниковый узел 3 с верхним торцом наружной трубы 4, оснащенной колонковым долотом 5 с промывочными каналами 6. Межтрубное пространство разделено перемычкой 7 со сквозными каналами 8 и уплотнительным кольцом 9. В верхней

части межтрубного пространства над перемычкой 7 размещены радиально ориентиро- ванные, попеременно посредством шарниров 10 соединенные с наружной 4 и внутренней 2 трубами лопасти 11 и 12 с

упруго-эластичным покрытием 13, площадь которого превышает площадь лопасти (11 или 12), соединенным с лопастями (11 и 12) заклепками 14. Шарниры 10 снабжены ограничителями поворота в виде выступов 15.

Непосредственно в направлении вращения перед шарнирами 10, соединяющими лопасти 12 с внутренней трубой 2, выполнены отверстия 16, сообщающие полость трубы 2 с межтрубным пространством, а каналы 8

выполнены в перемычке 7 за выступами 15 шарниров 10. В перемычке 7 размещено седло 17 под опорную головку 18 съемного керноприемника 19,снабженного в верхней части центратором 20 и захватной головкой

21, а в нижней- кернорвателем22. Опорная головка 18 расположена на уровне перемычки 7. Под захватной головкой 21 размещено дренажное отверстие 23. Между трубами 4 и 2 и долотом 5 и трубой 2 размещены уплотнительные кольца 24.

Принцип действия устройства заключается в следующем. Колонковый снаряд опускается на забой без съемного керноприемника 19. После постановки снаряда на

забой в его полость закачивают буровой раствор, очищая ее от шлама. Затем на забой опускают съемный керноприемник 19, опорная головка 18 которого при посадке в седло 17 перекрывает центральный канал

внутренней трубы 2. Буровой раствор, закачиваемый на забой после установки съемного керноприемника 19 через отверстия 16, поступает в верхнюю полость межтрубного пространства между лопастями 11 и 12. При

этом лопасти 11, соединенные с внутренней трубой 2, воспринимают давление бурового раствора, оставаясь на месте, удерживаемые невращающейся внутренней трубой 2, с которой они соединены шарниром 10, и

повернувшись до упора в выступ 15. Внутренняя труба 2, соединенная с колонной бурильных труб, не вращается и служит каналом для подачи бурового раствора и полостью для размещения керноприемника 19.

Лопасти 12 на наружной трубе 4, подвижно соединенной с внутренней трубой 2, под действием давления бурового раствора создают на трубе 4 крутящий момент, который передается колонковому долоту 5. Жидкость с низким давлением, находящаяся по другую сторону лопасти 12 в рабочей камере, через отверстия 8 и каналы 6 в колонковом долоте поступает к забою. При встрече лопастей 11 и 12 они отклоняются, поворачиваясь вокруг шарниров 10, а остальные лопасти обеспечивают вращение трубы 4. Под действием упругости покрытия 13 и под напором раствора, поступающего из отверстий 16, лопасти 11 и 12 занимают рабочее положение. Вращением долота 5 обеспечивается углубка скважины и выбуривание керна, который поступает в керноп- риемник 19. После заполнения последнего керном он извлекается на поверхность с помощью овершота. При этом керн удержи вает- ся в керноприемнике 19 с помощью кернорвателя 22, а снаряд во избежание прихвата приподнимают над забоем.

Далее цикл бурения с отбором керна повторяют, опуская после извлечения керна съемный керноприемник на забой скважины.

Формула изобретения

Колонковый снаряд, содержащий колонну бурильных труб, наружную трубу с

колонковым долотом в нижней части, размещенную в ней с образованием межтрубного пространства внутреннюю трубу, лопасти, размещенные в межтрубном пространстве,

съемный керноприемник и седло под опорную головку съемного керноприемника, о т- личающийся тем, что, с целью повышения эффективности бурения с отбором керна, он снабжен пружинным центратором, установленным в верхней части съемного керноприемника, перемычкой, выполненной со сквозными продольными каналами, размещенной в межтрубном пространстве и жестко связанной с внутренней трубой, лопасти выполнены с упру- гоэластичным покрытием с площадью, превышающей площадь лопасти, размещены в верхней части межтрубного пространства над перемычкой и попеременно

связаны шарнирами с наружной и внутренней трубами, шарниры - выполнены с ограничителями поворота в виде выступов, внутренняя труба имеет отверстия, выполненные в направлении вращения перед

шарнирами, размещенными на внутренней трубе и сообщающими ее внутреннюю полость с верхней частью межтрубного пространства, при этом внутренняя труба жестко связана с колонной бурильных труб,

наружная труба соединена с колонной бурильных труб подшипниковым узлом, каналы в перемычке выполнены в направлении вращения за выступами шарниров, размещенных на наружной трубе, а количество

лопастей на внутренней трубе на одну меньше, чем на наружной.

Использование: бурение скважин с отбором керна. Сущность изобретения: устройство содержит колонну бурильных труб, наружную трубу с колонковым долотом в нижней части, В ней размещена с образованием межтрубного пространства внутренняя труба, жестко связанная с колонной бурильных труб. В верхней части межтрубного пространства размещены лопасти, выполненные с упруго-эластичным покрытием с площадью, превышающей площадь лопасти. Лопасти попеременно связаны шарнирами с наружной и внутренней трубами. Количество лопастей на внутренней трубе на одну меньше, чём на наружной. Шарниры выполнены с ограничителями поворота в виде выступов, В верхней части съемного кер- ноприемника установлены пружинный центратор. В межтрубном пространстве размещена перемычка, жестко связанная с внутренней трубой и выполненная со сквозными продольными каналами. Каналы в перемычке выполнены в направлении вращения за выступами шарниров, размещенных на наружной трубе. Внутренняя труба имеет отверстия, выполненные в направлении вращения перед шарнирами, размещенными на внутренней трубе и сообщающими ее внутреннюю полость с верхней частью межтрубного пространства. Наружная труба соединена с колонной бурильных труб подшипниковым узлом. 2 ил. СО с

99С99Л1

Фиг 2

А-А