Снаряд для ударно-вращательного бурения Советский патент 1974 года по МПК E21B5/00 E21B3/06 

Изобретение огносится к усг§ойстваы для ударно Бращательного прения нефтяных и газовых скважин,

Известны снаряды для ударно вращагельного бурения скважин, содержащие корпус, приводной вал, связанный при помощи косой шайбы и шаровой опоры с подпружиненным ведущим поршнем, и поршень боек, шток которого снабжен верхний поршнем, расположенным в камере. Однако указанные снаряды недостаточно надежны в эксплуатации наличия в них пружин, ломающихся после небольшого срока работй.

Предлагаемый снаряд отличается 01 известных тем,что полости камеры верхнего поршня гидравличес ки:соединены соответственно подпощнавая с камерой ведущего поршня, а надпоршневая о замкнутой кольцевой полостьв, выполненной в корпусе, и с каналом, в котором размещен плунжер, связанный с пружиной ведущего поршня. Уто споеЫ ствует повышению Эксплуатационно надежности устройства

На г. I показан снаряд для ударно вращательного бурения скважин, общий вид и разрез по А-А| на фиг, 2 - клапанный регулятор снаряда

Снаряд для ударно вращате л BHorO бурения скважин имеет корпус I, внутри которого находятся электродвигатель 2, механизм преобразования вращательного движения в возвратно поступательное, состоящий из косой шайбы 3 с серповидным пазом4, ведущего поршня 3 с гидростатической пятой 6, ведомого поршня 7 и соединенный через шток 8 с молотком 9, а также наковальня 10, В качестве силовой пружины, при помощи которой нано сятся удары молотком 9 по наковальне 10, используется сжатое масло, заключенное в кольцевой ка- мере II Последняя посредством

канала сообщаемся & каыероа 12 расположенной над поршней 7. Ведущий поршень 5 с гидростатической пятой б прижиыается к косой шайбе 3 при поыощи прухины 13 и плунжера 14, приводимого в действие от масла, сжатого в кольцевой камере II

Снаряд соединяется с бурильными трубами, бборудованными токоподводом, при помощи резьбы 15 на верхнем конце корпуса Ij а для присоединения к то1юподводу служит кабельный наконечник 16. Буровое долото приворачивается к резьбовому наконечнику 17 наковальни 10. Электродвигатель 2, механизм преобразования вращательного движения в возвратно поступательное, а также молоток 9 и верхняя часть наковальни 10 пбмещены в заполненный маслом корпус 18.

Необходимо для нормальной работы снаряда небольшое избыточное давление масла по отношению к действующему Б скважине давлению промывочной жидкости создается раздуваемой резиновой диафрагмой 19 трубчатой формы.

Промывочная жидкость подается с поверхности по буровым трубам и пропускается через снаряд по кольцевому каналу, образованному между корпусами I и 18. Б нижней части снаряда промывочная жидкость напра вляется в осевой канал наковальни 10, а оттуда - в долото. Крутящий момент передается с корпусов и на наковальню и долото действующим в масле шестигранным или другого типа (например шлицевым) скользящим соединением. Наковальня и долото могут несколько смещаться вдоль оси снаряда.

Клапанный регулятор (см.фиг.2) представляет собой клапан 20 с хвостовиком. К нему подведены три канала, причем канал 21 сообщает клапан 20 с внутренней полостью снаряда, где давление уравновешено с затрубным, канал 22 связывает клапан с камерой 23, а канал 24 - с камерой П.

JBeличина давления, обеспечивающего предварительную затяжку жидкостной пружины, по достижении которого клапаном 20 прерывается поступление сжатого масла в камеру жидкостной пружины, определяется геометрическими размерами канала 21, диаметрами поршня 7 и штока 8, а также массой и величиной ускоре

ниа полотка ij, возникаищего при подъеме его над наковальней 10,

Снаряд для ударно вращатедьного бурения скважин работает следущим образом.

Перед запуском снаряд несколь 0 приподншается над забоеи, и под действием силы веса наковальня 10 с молотком 9 занимают крайнее нижнее положение В таком положении камера 23 сообщается каналом 25 в штоке 8 с масляной полос хью снаряда.

При включении электродвигателя подпружиненный ведущий поршень 5 совершает возвратно поступателья ные движения. Вниз его толкает косая шайба 3, а ввер: - пружина 13.

Число двойных ходов соответствует числу оборотов вала электродвигателя. При этом ведомый поршень 7 с молотком 9f остаются неподвижными, поскольку камера 23 сообщается каналом 25 с масляной полостью снаряда, и под ведомым поршнем 7 не развивается необходимое для подъема молотка давление.

Для того, чтобы молоток 9 двигаться и наносить удары по наковальне 10, снаряд с включенным электродвигателем спускают в скважину и прижимают долото к забою. При продвижении снаряда к забою скважины корпуса 18 и I сдвигаются относительно неподвижных наковальни 10 и молотка 9 и канал 25 закрывается. С момента закрытия канала молоток поднимается над

наковальней и падает на нее.

Пока гидростатическая пята 6 скользит по участку поверхности косой шайбы 3 без серповидного паза, ведущий поршень б совершает

движение сверху вниз, а через масло, заключенное между поршнями 5 и 7, последний движется вверх. Вместе с поршнем 7 поднимается молоток

9.Во время этого хода сжимается масло, заключенное в кольцевой

камере II, и происходит зарядка силовой жидкостной пружины.

В положении, когда гидростатиче екая пята б наезжает на серповидный паз 4 ( см, сечение А-А. на фиг. I) и камера 23 сообщается с масяяной полостыо снаряда, не встречая больше противодействия со стороны камеры 23, поршень 7 вместе со штоком 8 и молотком 9 под действием жидкости, сжатой в каыерв II, опускается к наковальне

10,и молоток 9 наносит по ней

удаа Затеи совераается следующий подъеы полотка 9 с зарядкой жидкостной пружины и выполняется новый удар по наковальне 10; далее удары по наковальне повторяются.

Во время ударов долото прижимается к забою скважины и вращается вместе со снарядом, который приводится во вращение с поверхности бурильными трубами от ротора буровой установки,

В самом начале первого подъёма молотка 9 жидкостная пружина не оказывает сопротивления, т.е. при первом подъеме молотка она не иыеет предварительной затяжки.Жидкостная пружина в предлагаемом сна ряде действует подобно металлической пружине с предварительной затй жкой, что осуществляется при помощи клапанного регулятора в начальной стадии работы, пропускающего некоторое количество жидкости под давлением из камеры 23 в камеру II жидкостной пружины. Затем впуск жидкости прекращается и возобновляется только для компенсации пропуска масла через неплотности в посадках поршней и в других местах.

При установиввемсж давлении ЖИДКОСТНОЙ пружины металлическая пружина 13 выключается (оказывается сжатой), так как движение ведущего поршня 5 вверх и прижатие гидростатической пяты б к косой шайбе 3 производятся плунжером 14, действующим за счет давления жидкости, сжатой в камере II.

Предмет изо(ретения

Снаряд для ударно-вращательного бурения, содержащий корпус, приводной вал, связанныйпри помощи косой шайбы и шаровой опоры с подпружиненным ведущим поршнем, и поршень-боек, шток которого снабжен верхним поршнем, размещенным в камере отличающийся тем,что, с целью повышения эксплуатационной надежности, полости камеры верхнего поршня гидравлически связаны соот ветственно подпоршневая с камерой ведущего поршня, а надпоршневая-с замкнутой кольцевой полостыо, выполненной в корпусе, и с каналом, в котором размещен плунжер, связанный с пружиной ведущего поршня.

.;

21

Фиг.2

22