Колонковый снаряд Советский патент 1993 года по МПК E21B25/02 

Изобретение относится к геологоразведочным работам, а именно к техническим средствам бурения скважин с гидротранспортированием съемного керноприемника.

Известно колонковое долото, содержащее наружную трубу, гидротранспортируе- мый съемный керноприемник с обратным клапаном и манжетой.

Недостатком данного колонкового долота является то, что при этом не создается дополнительная подъемная сила для гидротранспортирования съемного керноприемника, что ограничивает глубину бурения.

Известен колонковый снаряд, выбранный в качестве прототипа, содержащий наружную трубу с внутренней расточкой и съемный керноприемник с узлом фиксации в виде корпуса с выдвижными стопорными элементами и с гидравлическим запорным механизмом, имеющим сообщающуюся с каналом наружной трубы камеру с установленным внутри нее поплавковым каналом.

Недостатком этого колонкового снаряда также является отсутствия в его составе элементов, позволяющих создавать дополнительную подъемную силу, что снижает надежность его работы.

Цель изобретения - повышение надежности.

Указанная цель достигается тем, что в колонковом снаряде содержащий наружную трубу с внутренней расточкой и съемный керноприемник с узлом фиксации в виде корпуса с выдвижными стопорными элементами и с гидравлическим запорным механизмом, имеющим сообщающуюся с каналом наружной трубы камеру с установленным внутри нее поплавковым клапаном, он снабжен подвижным подпружиненным плунжером, имеющим кулачковые выступы на боковой поверхности и конический участок, взаимодействующий со стопорными элементами и с размещенным внутри камеры направляющим стержнем с перепускным нагнетательным каналом, а стопорные

х1 со

О О

ел о

элементы выполнены в виде кинематически связанных дугообразными рычагами с кулачковыми выступами плунжера плашек, имеющих наклонные лыски, сопряженные с коническим участком плунжера, при этом поплавковый клапан и плунжер установлены подвижно внутри камеры на направляющем .стержнет корпус выполнен с группой каналов, сообщающих камеру с каналом наружной трубы в Зоне над плашками, а плашки установлены с возможностью разделения камеры на подплунжерную и надплунжерную зоны и частичного перекрытия каналов корпуса.

Проведенный сопоставительный анализ с аналогичными техническими решениями и прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемый колонковый снаряд отличается наличием в конструкции подвижного подпружиненного плунжера, формой его взаимодействия со стопорными элементами и с размещенными внутри камеры направляющем стержнем с перепускным нагнетательным каналом, а также выполнением стопорных элементов в виде кинематически связанных дугообразными рычагами с кулачковыми выступами плунжера плашек, имеющих наклонные лыски со- пряженные с коническим участком плунжера, выполнением корпуса с группой каналов и размещением плашек с возможностью разделения камеры на подплунжерную и надплунжерную зоны и периодическим перекрытием каналов корпуса.

Таким образом, заявляемый колонковый снаряд соответствует критерию изобретения Новизна.

Исследование известных технических решений в области бурения скважин показывает, что благодаря новой совокупности отличительных признаков, в подплунжер- ной зоне камеры создается ударное давление промывочной жидкости, по величине превосходящей давление в надплунжерной зоне сообщающиеся с каналом наружной трубы, под действием чего подвижный плунжер перемещаясь верх по направляющему стержню за счет энергии удара и пружинной связи с корпусом создает страгивающий момент для схода схемного керноприемника с рабочего положения, упреждающий резкого роста давлений промывочной жидкости в нагнетательной линии.

Дальнейшем при движении съемного кернбприемника верх по внутренней полости колонны труб, создания периодического ударного давления в подплунжерной зоне камеры корпуса поддерживается положением плунжера, его пружинной связью с корпусом, кинематически связью дугообразных рычагов с кулачковыми выступами плунжеров и плашками, группой каналов и периодическим перекрытием каналов корпуса

плашками.

Крометого, дугообразные рычаги совершая угловые движения с размахом в пределах поперечных габаритных размеров корпуса, также создают дополнительную

подъемную силу для выноса съемного керноприемника.

Приведенная совокупность отличительных признаков, проявление ими новых свойств позволяют достичь повышения на5 дежности, на основании чего можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию существенные отличия.

Изобретение поясняется чертежом, где

0 показан продольный разрез колонкового снаряда в исходной позиции.

Колонковый снаряд содержит наружную трубу 1 с внутренней расточкой 2. Внутри наружной трубы 1 установлен съемный

5 керноприемник образованный корпусом 3, крутящимся диском 4, подшипниковым узлом 5 и керноприемной трубой 6. Внутри камеры корпуса 3 размещен направляющий стержень 7 с перепускным нагнетательным

0 каналом 8, а также подвижно на направляющем стержне 7 поплавковый клапан 9 и подвешенный на пружине 10 плунжер 11, с кулачковыми выступами 12 и нижним коническим участком 13, взаимодействующие с

5 выдвижными стопорными элементами выполненные в виде дугообразных рычагов 14 шарнирно зафиксированные в проемах 15 и размещенных в сквозных выемках с возможностью перемещения плашек 16 с на0 клонными лысками 17, разделяющие камеру корпуса 3 на подплунжерную 18 и надплунжерную зону 19. При этом корпус 3 выполнен с группой нижних 20 и верхних 21 каналов, сообщающих камеру с каналом на5 ружной трубы 1.

Колонковый снаряд работает следующим образом.

После достижения съемным кернопри- емником рабочего положения внутри на0 ружной трубы 1, подвижный плунжер 11 под действием давлений промывочной жидкости передаваемой через поплавковый клапан 9 идет вниз по направляющему стержню 7, одновременно сжимая пружину

5 10 выталкивает нижним коническим участком 13 плашки 16 в расточки 2.

При этом откроется перепускной нагнетательный канал 8 и промывочная жидкость, необходимая для бурения через нижние каналы 20 поступает на забой скважины, а

подшипниковый узел 5 обеспечивает неподвижность керноприемной трубы 6 относительно вращающиеся наружной трубы 1.

При прекращении процесса бурения и снятий давлений промывочной жидкости, пружина 10 за счет упругости возвращает подвижный плунжер 11 в исходную позицию, поплавковый клапан 9 перекроет перепускной нагнетательный канал 8 и верх камеры корпуса 3.

Необходимости выноса съемного кер- ноприемника из скважины и подачи промывочной жидкости в затрубное пространство промывочная жидкость через нижние каналы 20 попадает в подплунжерную зону 18 камеры, создавая в ней ударное давление выталкивает подвижный плунжер 11 верх, одновременно растягивая пружину 10 и вытесняя промывочной жидкости из надплун- жерной зоны 19 через проемы 15 в канал наружной трубы 1.

В конце движения верх подвижный плунжер 11 наносит удар по низу поплавкового клапана 9, создавая страгивающий момент съемного керноприемника. При выходе конического участка 13 плунжера 11 из контакта с наклонными лысками 17 плашек 1 б, дугообразные рычаги 14 соприкаса- ясь с кулачковыми выступами 12, выталкивает плашки 16 по сквозным выемкам во внутрь корпуса 3, создавая дополнительную подъемную силу за счет размаха, откроются верхние каналы 21 для прохода жидкости, после чего давление жидкости в

подплунжерной зоне 18 падает, подвижный плунжер 11 пружиной 10 возвращается в исходную позицию, выталкивая плашки 16 в сторону расточки 2, прикрывая верхние каналы 21, давление в подплунжерной зоне 18 вновь возрастает. Цикл повторяется. При этом элементы совершающие движения скомпонованы так, что дугообразные рычаги не контактируют с внутренней поверхностью бурильных труб, и съемный керноприемник на крутящихся дисках 4, диаметром близких к внутреннему диаметру труб, под действием суммарных подъемных сил поднимается на дневную поверхность.

Предлагаемый колонковый снаряд может быть изготовлен в соответствии с суще- ствующими стандартами съемных керноприемников, находит преимущественное применение при бурении глубоких

скважин. Проведением серии испытании на действующих скважинах с использованием буровой установки УКБ-5 установлено, что по сравнению с имеющимся буровым снарядом с гидротранспортированием съемного

керноприемника, предлагаемый колонковый снаряд обеспечивает улучшения следующих технических показателей: потребное количество давлений промывочной жидкости необходимой для выноса съемного керноприемника уменьшается на 30-40%, скорость движения увеличивается на 30- 35%. Кроме этого создаются предпосылки дляувеличения глубины бурения скважин иумень- шаются вероятность гидроразрыва пластов.

Использование: бурение скважин с отбором керна съемным керноприемником. Сущность изобретения: колонковый снаряд содержит наружную трубу и съемный кер- ноприемник с узлом фиксации в виде корпуса со стопорными элементами в виде плашек. Перемещение плашек обеспечивается плунжером, кинематически связанным с ними дугообразными рычагами и взаимодействующим с поплавковым клапаном камеры гидравлического запорного механизма. Корпус узла фикса ции имеет группу каналов, сообщающих камеру с каналом наружной трубы. Циркуляция жидкости по этим каналам меняется в зависимости от перемещения плашек и плунжера. Изменения циркуляции жидкости создают колебания деталей, способствующие извлечению керноприемника. 1 ил. СО С

Формула изобретения Колонковый снаряд, содержащий наружную трубу с внутренней расточкой и съемный керноприемник с узлом фиксации в виде корпуса с выдвижными стопорными элементами и с гидравлическим запорным механизмом, имеющим сообщающуюся с каналом наружной трубы камеру с установленным внутри нее поплавковым клапаном, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен подвижным подпружиненным плунжером, имеющим кулачковые выступы на боковой поверхности, и конический участок, взаимодействующий со стопорными элементами, размещенным внутри камеры направляющим стержнем с перепускным нагнетательным каналом, а стопорные элементы выполнены в виде кинематически связанных дугообразными рычагами с кулачковыми выступами плунжера плашек, имеющих наклонные лыски, сопряженные с коническим участком плунжера, при этом поплавковый клапан и плунжер установлены подвижно внутри камеры на направляющем стержне, корпус выполнен с группой каналов, сообщающих камеру с каналом наружной трубы в зоне под плашками, а плашки установлены с возможностью разделения камеры на подплунжерную и надплунжерную зоны и частичного перекрытия каналов корпуса.