Колонковый снаряд Советский патент 1980 года по МПК E21B25/00 E21B21/00 

Изобретение относится к области горного дела, а именно к средствам для бурения скважин с отбором керна.

Известны колонковые снаряды, содержащие эжекторный насос для создания нризабойной обратной циркуляции через керноприемную трубу {.

Применение этих снарядов обеспечивает повышение выхода керна при бурении по трещиноватым, перемежающимся породам. В то же время применение этих снарядов исключает переход на бурение с прямой циркуляцией промывочной жидкости с целью промывки и удаления шлама.

Указанный недостаток устранен в снарядах, где в конструкции предусмотрен элемент, позволяющий менять направление циркуляции без извлечения его из скважины. .

Известен снаряд, содержащий наружную колонковую трубу с переходником, внутреннюю керноприемную трубу с обратным клапаном и штангой-подвеской, закрепленной в переходнике наружной трубы, эжекторный насос с распределителем потока, выполненным в виде корпуса с нагнетательным каналом и приемной камерой, сообщающейся с керноприемной трубой .

Изменение направления в потоке в известном снаряде достигается смещением сопла эжекторного насоса относительно диффузора при изменении расхода жидкости и гидравлического сопротивления. Однако подобное техническое решение

5 ненадежно, так как смещение сопла может произойти и по случайной причине, например зашламовании. Кроме того, изменение направления потока таким образом не позволяет удалять шлам из приемной камеры

10 насоса, где имеет место наибольшее его скопление.

Целью изобретения является повышение надежности работы за счет эффективного удаления шлама из насоса непосредственно

15 при бурении.

Указанная цель достигается тем, что штанга-подвеска установлена с возможностью продольного смещения вместе с кер20 ноприемной трубой относительно переходника и образует в крайнем нижнем положении кольцевой зазор с корпусом распределителя, через который приемная камера сообщается с нагнетательным каналом.

25 Кроме того, обратный клапан расположен на торце щтанги-подвески, расположенном внутри приемной камеры эжекторного насоса, а штанга-подвеска снабжена резьбой на верхнем конце и закреплена в переходнике

30 закладной вилкой.

На фиг. 1 показан снаряд при открытой йрпёмной камере, вертикальный разрез; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; па фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - снаряд со спуско-подъемпым устройством-удлинителем, продольный разрез.

Снаряд содержит переходник 1 с внутренним отверстием шестигранного сечения, в которое вставляется шестигранная штанга-подвеска 2. На нижний конец штанги 2 навинчивается переходник 3 с наружной резьбой под кериоприемную трубу 4 и внутренней резьбой под фильтр 5. Верхний конец штанги 2 имеет седло под шарик 6, который является обратным клапаном трубы 4.

На верхний конец переходника 1 навинчивается распределитель 7 потока с ввинченным в него корпусом 8 с нагнетательным и всасываюш,им каналами и диффузором 9. Нижний конец корпуса 8 представляет собой стакан и служит приемной камерой, которая герметичио закрепляется при сжатии кольца-уплотнителя 10, установленного в проточке штанги 2. На верхНИИ конец распределителя 7 навинчивается смеситель 11 с резьбой под переходник 12, в нижний торец которого ввиичеио сопло 13.

Сопряженные поверхности деталей 2, 10 и 6 образуют разъемное соединение приемной камеры эжекторного насоса.

На нижний коиец переходника 1 навинчивается наружная колонковая труба 14. В качестве породоразрушаюшего инструмента применяются стандартные буровые коронки 15, 16.

Ограничителем перемещения керноприемной трубы 4 вниз относительно наружной трубы 14 на заданное расстояние служит закладная вилка 17, заложенная в прорезь штанги 2 и внутреннюю проточку распределителя 7.

Для выдвижеиия керноприемной трубы 4 из внутренней иолости иаружной колонковой трубы 14 при техническом обслуживании после бурения служит удлинитель, состоящий (см. фиг. 4) из шестигранной штанги 18 сечением, равным сечению штаиги 2 снаряда, втулки 19, гайки 20 и муфты 21. На нижнем конце штанги 18 имеется внутренняя резьба для соединения с Bepjcней частью штанги 2, а у гайки 20 - резьба для соединения с верхней частью переходника 1.

Детали 1, 7, 11, 12 и 21 имеют прорези под подкладные и ведуш,ие вилки механизма труборазворота.

Двойной колонковый эжекторный снаряд работает следующим образом.

Промывочная жидкость иодается в снаряд через колонну бурильных труб. Выходя с большой скоростью из сопла 13, жидкость направляется в диффузор 9 и увлекает при этом жидкость, находящуюся

внутри смесителя 11. В результате Этот о давление в камере смешения снижается по сравнению с давлением в скважине. Вследствие перепада давлений жидкость, находящаяся внутри керноприемной трубы 4, через фильтр 5, штангу 2, обратный клапан (шарик) 6 и каналы распределителя 7 поступает в смеситель И, образуя эжектируемый поток, который, смешиваясь с потоком, выходящим из сопла 13, поступает в диффузор 9.

Поток жидкости из диффузора 9 по наклонным отверстиям корпуса 8 направляется через кольцевые зазоры к распределителю 7, пазы закладной вилки 17, кольцевые зазоры штанги 2 с переходником 1 и наклонные каналы переходника I в полость между керноприемной 4 и наружной 14 трубами. На выходе из кольцевого зазора между коронками 15 и 16 ноток делится на два, один из которых, омывая наружную коронку 15, направляется вверх по скважине к устью, а вторая часть потока, омывая внутреннюю коронку 16, поступает внутрь керноприемиой трубы 4, обеспечивая очистку забоя и препятствуя возникновению самозаклинки и истирания керна.

При подъеме (или на весу) снаряда керноприемная труба 4, переходник 3 с фильтром 5 и штаига 2 с шариком 6, кольцом 10 и закладной вилкой 17 иод собственным весом перемещаются вниз на заданную величину между закладной вилкой 17 иверхиим торцом переходника 1. В результате перемещения приемная камера открывается, и жидкость, находящаяся в буровом снаряде выше обратного клапана, свободно вытекает в затрубное иростраиство, очищая от шлама камеру, каналы обратного потока распределителя и обратный клапан. После опускания снаряда на забой вышеперечисленные детали перемещаются вверх, закрывая при этом камеру обратного клапана. Герметичность камеры обусловлена применением пластичиого кольца 10.

Извлечение кериа и замена буровых коронок производится в следующей последовательности:

-поднимают колонну бурильных труб до прорези переходника 1, вставляют в прорезь вилку и плавно опускают на труборазворот;

-вставляют ведущую вилку в прорезь распределителя 7, включают труборазворот и отвиичнвают верхнюю часть снаряда;

-снимают шарик 6, навиичивают штангу 18 удлииителя ио месту на штангу 2;

-надевают элеватор на муфту 21 удлинителя, дают натяжку с усилием, чтобы вынуть закладную вилку 17 из прорези штанги 2, снимают закладную вилку;

-на элеваторе плавно опускают керноприемную трубу 4 на длину штанги 18, навинчивают гайку 20, свободно скользящую

по штанге 18, на верхнюю часть переходника 1;

- снаряд плавно поднимают из скважины и фиксируют тормоз лебедки.

В зависимости от буримой породы керп извлекают постукиванием или выдавливанием через удлинитель.

Замена буровых коропок производится также непосредственно над устьем скважины.

Подготовка снаряда в рабочее положение производится в обратном порядке непосредственно над устьем скважины с применением труборазворота.

Подвижность соединения приемной камеры при поднятии снаряда от забоя обеспечивает связь промывочных каналов обратной промывки с нагнетательным каналом, ликвидируя тем самым образование шламовых пробок в снаряде, увеличивает проходку за рейс.

Формула изобретения

1. Колонковый снаряд, включаюший наружную колонковую трубу с переходником, внутреннюю керноприемную трубу с обратным клапаном и штангой-подвеской, закрепленной в переходнике наружной трубы, эжекторный насос с распределителем потока, выполненным в виде корпуса с нагнетательным каналом и приемной камерой, сообш,ающейся с керноприемной трубой, отличающейся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет эффективного удаления шлама из насоса непосредственно нри бурении, штанга-подвеска установлена с возможностью продольного смешения вместе с керноприемной трубой относительно переходника и образует в крайнем нижнем положении кольцевой зазор с корпусом распределителя, через который приемная камера сообшается с нагнетательным каналом.

2.Снаряд по п. 1, отл ич а юши йся тем, что обратный клапан расположен на торце штанги-подвески, расположенном внутри приемной камеры эжекторного насоса.

3.Снаряд по п. 1, отличаюшийся тем, что штанга-подвеска снабжена резьбой на верхнем конце и закреплена в переходнике закладной вилкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Волков А. С., Волокитенков А. А. Бурение скважин с обратной циркуляцией промывочной жидкости. М., «Недра, 1970, с. 128.

2.Авторское свидетельство СССР № 325343, кл. Е 21В 25/00, 1972 (прототип).

i