Колонковый снаряд Советский патент 1993 года по МПК E21B25/00 

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

Известны колонковые- снаряды, содержащие соединенные друг с другом и с поро- доразрушающими инструментами наружную и керноприемную трубы, образующие мёжтрубный зазор, а также раслреде- лительный узел, имеющий корпус с каналами, сообщающимися с межтрубным зазором, с полостью керноприемной трубы и с внешним пространством, и с седлом под сбрасываемый клапан.

Недостатками известных устройств являются неблагоприятные условия для формирования керна вследствие передачи через керноприемную трубу осевой нагрузки и крутящего момента. При этом от стенки трубы на керн налагаются касательные крутящие и изгибающие нагрузки, приводящие к его разрушению.

Указанные недостатки устранены в конструкции колонкового снаряда, содержащего соединенные друг с другом и с гидромониторным долотом наружную и керноприемную трубы, образующие межтрубный зазор, и распределительный узел, имеющий корпус С центральным и отводными каналами, сообщающими полость кер- ноприемной трубы с затрубным пространством, и седлом под сбрасываемый клапан. Однако при использовании аэрированной промывочной жидкости в гидромониторных долотах снижается гидромониторный эффект из-за уменьшения плотности струи. При этом уменьшается скорость бурения и вследствие этого вынос керна.

- Целью изобретения является повышение эффективности работы путем использования аэрированной промывочной жидкости..

Поставленная цель достигается тем, что известный колонковый снаряд, содержащий соединенные друг с другом и с гидромониторным долотом наружную и керноприемную трубы, образующие межтрубный зазор, и распределительный узел, имеющий корпус с центральными и отводными каналами, сообщающими полость керноприемной трубы с затрубным пространством и седлом под сбрасываемый клапан, снабжен дополнительным сбрасываемым клапаном, размещенным в осевом канале корпуса, узлом для закручивания потока бурового раствора в виде турбинки с крыльчаткой, соединенных полым валом, с седлом в его верхней части под сбрасываемый клапан, отводные каналы распределительного узла выполнены в виде трубок с загнутыми кверху входным и выходными концами, причем входной конец размещен соосно с полым валом узла для закручивания потока бурового раствора и имеет седло поддрполнительный сбрасываемый клапан, распределительный узел снабжен капиллярными трубками,, сообщающими полости отводных каналов с полостью центрального канала ниже седла под дополнительный, сбрасываемый клапан, полый вал перфорирован в зоне крыльчатки.

Снабжение снаряда средством для закручивания потока бурового раствора в виде турбинки с крыльчаткой, соединенных полым валом, седлом в его верхней части под сбрасываемый клапан, и размещенных в осевом канале корпуса распределительного узла, обеспечивает разделение аэрированной промывочной жидкости на два потока: газообразный и высокоплотножид- костной. При этом обеспечивается прохождение по полому валу и керноприемной трубе сбрасываемого клапана, диаметр которого меньше диаметра полости вала. Выполнениеотводных каналов распределительного узла в виде трубок с загнутыми кверху входным и выходными

концами и размещение входного конца соосно с полым валом узла для закручивания

потока позволяет отделить газ от жидкости и направить его в затрубное пространство.

Размещение седла под сбрасываемый: клапан на входном конце отводного- канала позволяет достаточно надежно перекрыть полость керноприемной трубы от нисходящего потока промывочной жидкости.

Снабжение распределительного узла капиллярными трубками, сообщающими полости отводных каналов с/лолостью центрального канала ниже седла под

сбрасываемый клапан, позволяет создавать в полости керноприемной трубы восходящий поток промывочной жидкости, способствующий улучшению условий

формирования керна. Перфорирование полого вала в зоне крыльчатки способствует отделению газа от жидкости, так как при закручивании потока менее плотные фрак- . ции стремятся к оси потока (эффект СегреЗильберберга). Таким образом, указанная совокупность признаков является необходимой для достижения поставленной цели. На чертеже изображен предлагаемый колонковый снаряд, вид сбоку, продольный

разрез (стрелками показано направление движения жидкости).

Колонковый снаряд содержит наружную трубу 1,соединенную с гидромониторным колонковым долотом 2 и посредством

подшипникового узла 3 - с верхним торцом керноприемной трубы А, нижний конец которой оснащен кернорвателем 5. Над керноприемной трубой размещен распределительный узел в виде полого што«а 6 с подшипниковой головкой 7, сопрягаемой с гнездом 8 в верхнем торце керноприемной трубы 4 и отводными трубками 9, входной конец 10 которых расположен торцом вверх соосно с.наружной трубой

1 и оснащен седлом 11 под-сбрасываемый клапан 12, а выходные концы 13 размещены под углом 120° друг к другу и загнуты в затрубном пространстве кверху. В керноприемной трубе 4 над гнездом 8 выполнены

отверстия 14для прохода потока промывочной жидкости в; межтрубное поостранство. Головка 7 прижимается к гнезду 8 пружиной 15. Полость потока 6, сообщенная с полостью керноприемной трубы 4, сообщена с

полостями трубок 9 капиллярами 16, выходные концы которых направлены в сторону выходных концов 13 трубок 9. Над входным концом 10 отводных трубок 9 соосно с ними размещен узел для закручивания потока

промывочной жидкости в виде соединенных между собой полым валом 17 турбинки 18.и крыльчатки 1,9, размещенных друг под другом на некотором расстоянии. Полый вал 17 перфорирован отверстиями 20 в зоне

крыльчатки 19 и его верхний торец оснащен седлом 21 под дополнительный сбрасываемый клапан 22, диаметр которого превыша- ег диаметр полости, вала 17 и диаметр сбрасываемого клапана 12. Средство для

закручивания потока снабжено подшипниковым узлом 23, с помощью которого оно сопрягается с наружной трубой,

Предложенное устройство работает следующим образом.

При спуске на забой сбрасываемые клапаны 12 и 22 отсутствуют, благодаря чему перед бурением керноприемная труба 4 может быть очищена от осадка прямым потоком промывочной жидкости. После этого на забой поочередно сбрасывают сначала клапан 12 меньшего диаметра, а затем дополнительный клапан 22. Клапан 12 предохраняет керн от прямого потока промывочной жидкости, а клапан 22 перекрывает полость вала 17, направляя поток аэрированной промывочной жидкости, поступающей с поверхности по колонне бурильных труб, на лопасти турбинки 18; которая вращаясь, передает вращение крыльчатке 19. Вращающаяся крыльчатка 19 закручивает поток аэрированной промывочной жидкости. При этом происходит разделение ее на два потока. Первый - газ попадает во входной конец 10 отводных каналов 9 и па ним направляется в затрубное пространство и к устью скважины, а второй -- жидкость направляется дальше по межтрубному пространству между наружной 1 и керноприемной 4 трубами к колонковому долоту 2. Проходя через гидромониторные

насадки долота 2, поток промывочной жидкости, освобожденной от газа и поэтому имеющей более высокую плотность, чем аэрированная промывочная жидкость, производит разрушающее воздействие на породу забоя и вместе с выбуренным шламом поднимается по затрубному пространству. При этом потоки газа, исходящие из отводных трубок 9, способствуют улучшению условий очистки забоя от шлама, создавая эффект эрлифта. Отверстия 20 в полом вале 17 способствуют отделению газа от жидкости, так как при закручивании потока менее плотные фракции жидкости стремятся к оси

потока. По капиллярным трубкам 16, выходные концы которых выведены в полости отводных трубок 9, благодаря эффекту эжекции перетекает часть жидкости от забоя скважины по полости керноприемной

трубы 4. Создаваемый при этом восходящий поток промывочной жидкости способствует вхождению керна в полость трубы 4, чём улучшаются условия формирования керна. Выбуренный керн отрывается и

удерживается при подъеме кернорвателеМ 5.

Сущность изобретения: колонковый снаряд содержит соединенные друг с другом и с гидромониторным долотом наружную и керноприемную трубы, распределительный узел, имеющий корпус с центральными и отводными каналами и седлом под сбрасываемый клапан, а также средство для закручивания потока бурового раствора в виде турбинки с крыльчаткой, размещенных в осевом канале корпуса, соединенных полым валом и седлом под до- полнительный сбрасываемый клапан. Отводные каналы распределительного узла выполнены в виде трубок с загнутыми кверху входным и выходными концами, причем входной конец размещен соосно с полым валом узла для закручивания потока и имеет седло под дополнительный сбрасываемый клапан, 2 з.п. ф-лы, 1 ил,

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1, Колонковый снаряд, содержащий соединенные друг с другом и с гидромониторным долотом наружную и керноприемную трубы, образующие межтрубный зазор, и распределительный узел, имеющий корпус с центральным и отводными каналами, сообщающими полость керноприемной трубы с затрубным пространством, и седлом под сбрасываемый клапан, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности в работе путем использования аэрированной промывочной жидкости, он снабжен дополнительным сбрасываемым клапаном, размещенным в осевом канале корпуса, узлом для закручивания потока бурового.раствора в виде турбинки с крыл ьчаткой,

соединенных полым валом-с седлом в его верхней части под сбрасываемый клапан, отводные каналы распределительного узла выполнены в виде трубок с загнутыми кверху входным и выходными концами, причем входной конец размещен соосно с полым взлом узла для закручивания потока бурового раствора и имеет седло под дополнительный сбрасываемый клапан.

3. Снаряд по пп. 1 и 2, отличаю- щ и и с я тем, что полый вал перфорирован в зоне крыльчатки.