Забойный механизм подачи Советский патент 1980 года по МПК E21B19/08 E21B4/00 

Изобретение относится к технике бурения, а именно к забойным устройствам, предназначенным для создания осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент. Известен забойный л ханизм подачи, содержащий распорный и подающий узлы (1. Наиболее близким к изобретению техническим рещением является забойный механизм подачи, включающий распорный узел, содержащий корпус, плашки с тягами, упорную втулку и вал, и подающий узел, содержащий цилиндр, порщень-вал, дроссель и клапан (2. Недостатком устройства является прекращение циркуляции промывочной жидкости через забой скважины, при перезарядке механизма, что может привести к зашламованию инструмента в скважине. Кроме того, на прекращение и возобновление циркуляции непроизводительно тратится рабочее время, особенно при больщой глубине скважины. Цель изобретения - повыщение надежности механизма путем обеспечения циркуляции промывочной жидкости через забой скважины при перезарядке механизма. Это достигается тем, что подающий узел снабжен управляющим порщнем, в котором с возможностью ограниченного осевого перемещения размещен клапан с дросселем, подпружиненный на поршень-вал, причем рабочий ход управляющего поршня меньше рабочего хода порщня-вала. Корпус распорного узла может иметь направляющие для взаимодействия с плашками. Упорная втулка может быть установлена на валу посредством осевого подшипника. На фиг. 1 изображен забойный механизм подачи, продольный разрез;на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б фиг. 1. Забойный механизм подачи состоит из распорного и подающего узлов, соединенных подвижно. Распорный узел состоит из корпуса 1, плашек 2, упорной втулки 3, тяг 4, направляющих 5 для взаимодействия с плашками 2 и вала 6. На боковой рабочей конусной поверхности корпуса 1 имеются симметрично расположенные наклонные грани. Плашки 2 имеют продольные пазы и при помощи направляющих 5 (винтов, штифтов и т.п.) подвижно расположены на наклонных гранях корпуса. Тяги 4 шарнирно соединяют плашки 2 с упорной втулкой 3. Вал б проходит через распорный узел и при помощи шлицев соединяется с подающим узлом через верхний шлнцевый переходник 7. В нижней части вал б имеет бурт для подвески подающего узла. Подающий узел состоит из цилиндров 8, соединенных ниппелями 9. В цилиндрах расположены поршни: поршень-вал 10, управляющий поршень 11, рабочие поршни 12. К управляющему поршню при помощи щтнфта 13 с возможностью ограниченного осевого перемещения подсоединен клапан 14. Клапан сострит из хвостовика и тарелки, в которой размещен дроссель 15. Тарелка имеет заплечики. В поршень-вале 10 расположена пружина 16 для взаимодействия с клапаном 14. Поршень-вал 10 образует шлицевую пару с нижним переходником 17. Управляющий ниппель .18 имеет кольцевой выступ, обращенный в сторону клапана 14; диаметр клапана по его заплечикам равен диаметру кольцевого выступа управляющего ниппеля. Упорная втулка 3 посажена пp помощи осевых подшипников 19 на верхнем бурте вала 6. Рабочий ход управляющего поршня 11, меньше рабочего хода поршня-вала 10. Корпус 1 распорного узла посажен при помоши подшипников 20 на бурте верхнего переходника 7. Такая посадка корпуса 1 и упорной втулки 3 обеспечивает их неподвижность при вращении вала б и переходника 7 после раскрепления плашек 2 о стенки скважины. Число поршней определяется осевой нагрузкой и перепадом давления на дросселе. . Механизм подачи работает следующим образом. Спуск механизма подачи в скважину осуществляется на бурильных трубах, соединенных с валом 6, а к нижней резьбовой части поршня-вала 0 подсоединяется колонко вый набор или долото. При спуске механизй подачи расположён на нижнем бурте торцовой части вала 6, все поршни находятся в нижнем положении, плашки 2 занимают верхнее положение. При этом между поршнемвалом Ш и клапаном 14 имеется зазор для прохода промывочной жидкости. Наличие этого зазора обеспечивается пружиной 16, расположенной в проточке поршня-вала 10 между клапаном 14 и этим поршнем. Следовательно, промывочная жидкость проходит через механизм беспрепятственно, не создавая перепада давления. 11ри постановке на забой цилиндры 8 вместе с бурильными трубами и распорным узлом перемещаются вниз и поршне занимают верхнее положение. При этом, управляющий ниппель 18, воздействуя на заплечики клапана 14, прижимает его к поршню-валу 10, сжав пружину 16, а так как дроссель 15 расположен в клапане 14, то возникает перепад .давления в надпоршневых полостях в, который действует на все поршни, благодаря окнам «а, имеющимся на торцах поршней, и радиальным каналам б в хвостовике клапана. Осевая нагрузка на породоразрушаюший инструмент создается как сумма нагрузок всех поршней. При дальнейшем перемещении бурильных труб с валом б вниз, вследствие шлицевого соединения его с переходником 7, плашки 2 перемещаются.по наклонным граням корпуса 1 распорного узла в осевом и радиальном направлениях до соприкосновения со Стенками скважины. Надежность закрепления плашек о стенки скважины обеспечивается не только весом бурильных труб, но и силой, приложенной к переходнику 7 от перепада давления и направленной вверх. Вращение от бурильных труб к породо.разрушающему инструменту передается через вал 6, переходник 7, цилиндры 8, ниппели 9 и 18, переходник 17 и поршень-вал 10. При этом корпус 1 распорного уЗла, плашки 2, тяги 4 и упорная втулка 3 не вращаются, так как имеются подшипники 19 и 20. Плашки от поворота при бурении и от раскрывания при спуске удерживаются направляющими 5, жестко соединенными с корпусом I распорного узла и подвижно с плащками 2. При бурении поршни под воздействием перепада давления перемещаются вниз, вытесняя жидкость из подпоршневых полостей через каналы «в в ниппелях в затрубное пространство. В конце рабочего хода управляющий поршень 11 и все вышерасположенные поршни отсекаются на управляющем ниппеле 18, а поршень-вал 10 вместе с клапаном 14 продолжают перемещаться вниз, так как рабочий ход поршня-вала 10 больше хода осталы ых поршней, а клапан 14 нмеет возможность осевого перемещения относительно штифта 13, жестко соединенного с управляющим поршнем, так как в своем хвостовике клапан имеет осевые пазы г. При дальнейшем движении поршня-ва,ла 10 вниз клапан 14 зависает на штифте 13, между клапаном и поршнем-валом 10 возникает зазор, через который устремляется промывочная жидкость. Перепад давления на дросселе резко падает. При этом пружина 16 разжимается и поднимает клапан в крайнее верхнее положение.., Падение давления на насосе из-за резкого падения перепада свидетельствует об окончании рабочего хода и о начале перекрепления, которое совершается автоматически при бурении с подачей с лебедки или принудительно бурильщиком при закреплении бурильных труб в патронах гидроподачи. После этого работа механизма подачи совершается по ранее описанному циклу. Наличие управляющего поршня с размещенным в нем дросселем позволяет осуществлять холостой ход, т.е. перекрепление, ез прекращения циркуляции промывочной жидкости на забое скважины, что существенно повышает, работоспособность и надежность данного механизма.

Формула изобретения

1. Забойный механизм подачи, включающий распорный узел, содержащий корпус, плашки с тягами, упорную втулку и вал, и подающий узел, содержащий цилиндр, поршень-вал, дроссель и клапан, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения циркуляции промывочной жидкости через забой скважины при перезарядке механизма, подающий узел снабжен управляющим поршнем, в котором с возможностью ограниченного осевого пере6

мещения размещен с дросселем, подпружиненный на поршень-вал, причем ход управляюшего поршня меньше рабочего хода поршня-вала.

2.Механизм по п. 1, отличающийся тем, что корпус распорного узла имеет направля11 щие для взаимодействия с плашками.

3.Механизм по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что упорная втулка установлена на валу посредством осевого подшипника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3225843, кп. 175/93, рпублнк. 1965.

2.Информационный листок № 86-74. Новосибирский ЦНТИ, 1974 (прототип).

А.

А-л

Фиг.Э