Колонковый снаряд Советский патент 1980 года по МПК E21B25/00 

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к бу-рению разведочных скважин с отбором керна ударно-враш,ательным способом с применение.м погружных ударных механизмов, и может быть использован при разведке месторождений полезных ископаемых.

Известны колонковые снаряды для взятия керна при бурении по прочным горным породам с кернорвательным устройством в виде цилиндрической цанги 1.

Недостатком этих снарядов является то, что кернорвательное устройство имеет подвижные относительно колонковой трубы элементы, из-за чего усложнена конструкция, требуется уменьшение диаметра керна для размещения кернорвателя в зазоре между керном и стенкой скважины, недостаточно надежны в работе. Кроме того, такие конструкции снарядов основаны на том, что разрушение пород забоя скважины и калибровка керна производится одним кольцевым долотом, что приводит к разрушению керна за счет постоянного его контакта с вращающимся и вибрирующим кольцевым долотом.

Известен также колонковый снаряд, включающий наружный переходник, наружную колонковую трубу, кольцевое долото, шток, установленный на наружном переходнике, внутреннюю колонковую трубу с внутренним переходником, соединенным со штоком, и кернорватель 2.

Этот колонковый снаряд изолирует керн от кольцевого долота, чем прехохраняет его от разрушения во время бурения, надежно удерживает его в ходе подъема снаряда. Однако он может эффективно использоваться только при .бурении по мягким горным породам. Для прочных горных пород необходимы надежные кернозахватные устройства, которые могли бы обеспечить отрыв керна от забоя и удержание его в процессе подъема. Известные конструкции кернорвателей для их размещения в данном снаряде, потребуют у.меньшения диаметра керна, что приведет к понижению процента выхода его.

Цель изобретения - повышение выхода керна при ударно-вращательном бурении скважин.

Цель достигается тем, что шток выполнен с фигурной головкой и связан с наружным переходником посредством шлицевого соединения, внутренний переходник выполнен с фигурным пазом под головку штока, а кернорватель - в виде винтовой нарезки на внутренней поверхности внутренней колонковой трубы с углом подъема витков , определяюш,имся по следующей формуле:

sjnc/ 2

л(5го/п-ж.)гоо

где Р - осевая нагрузка на внутреннюю ко.лонковую трубу во время удара, кг;

TL-число заходов винтовой нарезки; D - внутренний диаметр внутренней ко.лопкбвой трубы, см; m - ширина витка винтовой нарезки на плоскости, перпендикулярной оси .снаряда, см;

200-минимальное значение предела прочности твердой горной породы на скалывание, кгс/см.

На чертеже представлен колонковый снаряд, продольный разрез.

Колонковый снаряд состоит из наружного переходника 1, соединенного с наружной колонковой трубой 2, на которой установлено кольцевое долото 3. Внутри наружной колонковой трубы 2 имеется внутренняя колонковая труба 4 с внутренним переходником 5, установленным на штоке 6. Шток 6 имеет фигурную головку 7 и соединяется с переходником 1 посредством: шли цевого соединения 8, а на внутреннем пере ходнике 5 имеется фигурный паз 9 под головку 7 штока 6. На внутренней пов-срхности внутренней колонковой трубы 4 выполnei-ia винтовая нарезка 10, служаш,-2я для захвата, отрыва и удержания керна I 1 1)и извлечении снаряда из скважины. Снаряд используется в комплекте с погружным ударным механизмом 12.

Колонковый снаряд работает следующим образом.

В процессе бурения долото 3 вырабатывает забой скважины, оставляя уступ горной породы в зоне, прилегаюш,ей к поверхности керна. Внутренняя колонковая груба 4 опирается заостренным торцом в этот уступ, прижимая внутренний переходник с к переходнику I, что обеспечивает передачу удара на режущую кромку колонковой трубы 4. В этом положении колонковая тзуба 4 имеет воз.можность перемещаться под действием удара вниз и вращаться кезаБисимо от наружной трубы 2.

Во время удара нижняя заостренная кромка колонковой трубы 4 скалывает уступ породы, калибруя керн, и нарезает на поверхности керна винтовую нарезку, соответствующую винтовой нарезке 10 на внутренней цилиндрической поверхности колонковой трубы 4. Угол наклона винтовой нарезки 10 выбирается из условия предохранения

зкитовой нарезки, образующейся з лодс- -л peiiH i на поверхности херна лт ско.аДля отрыва керна от забоя снвряд пок поднимается. Вместе с наружной трубой юдаикаетея и шток б, обесгеч1-5взя за 1е1;Л ; ше филфкой головки 7 с фиг пнь;м . : 1 утренне1-о переходника 5. 13 упк к).

появляется Е.ОЗМО){ ПОГт; ПСПГМ;.:-- ;

г;пинй момент через пер;;;;;);.; ;-... з ;yтpeнний пбреходник 5 11 ;;лои;-iiv:;: ; оу бу 4 и оторвать керн от знбо; : kx к:|.л-л;-, во время бурения керн калибрус л:н {;;т:;; Й кроткой колонковой трубы 4 пр 1я:; Т бС;Т;;;; К

заходит плотно под действр,еь; уд.рг);г онадежно удерживается вин-со г й :jf; iO от выпадения в ходе подьепа :,;;с

Предлагаемый колс1-1ковый с1 ;-ги;., ч . ср4шнению с ис11О.льз /емь;УИ ь iSc-;:i i;, время снарядами для ударно-арап1ателы1ого бурения, ;озволяет полностью изолкроватп керн от действия враш,аюи1,егося ко,льцевого

долота, калибровать его (юиерхмость У ,арюлмн нагрузками покижеиисгй ангм; :iii, что снизить возможность нача,1ьных HariyuiciiHH керна, изо.чировать керн от действик :(оток.а очистного агента и крутильных уларов за

, счет отсутствия жесткой :й5ом кепмг; ;т)лекС1 аряда. Наряду с перечисленными преимуществами предтагаемый с:ккряд по;в;.;.М иметь керн большого д : aмcтpa за счет л;еньП1ИХ радиальных размеЮь к()эатс;,лс:;;г;: ус.тройства и в то же ;3pn;vi;t поосг ;i(; ;;,;струкции.

Ф;Г М11.Г1:

Колонковый : ружиый ПС-ре -ojHv

сО трубу, KO,;bi;c3O j мый на нару; чмгл

О

КОЛО -1;:С)Пу:;} : -. v

, соедиг) cd пгг: огличающиися тсм, что чь1ход& ке)на tujK удар-i рении скважип, ii;TOK к головкой и связан с няру посредство V uuniucBOiX рениий переходник выь лазом под голоькх (лток: 3 виде BHtnoTiOH чарсзк зерхности впутрснной -: углом подъема вкггсс,; ; гю следующей форму,: