Переходник колонковой трубы Советский патент 1981 года по МПК E21B21/00 E21B25/00 

(54) ПЕРЕХОДНИК КОЛОНКОВОЙ ТРУБЫ

1

Изобретение относится к креплению колонны бурильных труб с колонковыми трубами при проведении геологоразведочного бурения.

При бурении скважин буровой снаряд, в частности, переходник с бурильных труб на колонковую трубу, должен обладать достаточной прочностью, передавать вращение, осевое усилие на забой, необходимое для разрушения пород, и быть путеводом промывочной жидкости к забою скважины для охлаждения бурового наконечника и удаления выбуренной породы (шлама) из скважины.

Известен сливной переходник, состоящий из корпуса с радиальными отверстиями и внутреннего сердечника с такими же отверстиями, связанного с упорной муфтой своим верхним концом, а нижний конец сердечника снабжен шлицами, контактирующими с соответствующими шлицевыми паззг ми корпуса, торцовым буртиком и радиальными, сужающимися наружу наклонными окнами, расположенными между шлицами и предназначенными для пропуска шарикёфиксатора при подъеме сердечилка {.

Недостатком данного переходника является его ограниченная направленность на выполнение определенных функций и неприспособленнбсть оказывать воздействие на режимы бурения в зависимости от крепости буримых пород.

Известен также переходник колонковой трубы, содержащий муфту с хвостовиком, имеющим радиальные отверстия, и установленный концентрично с хвостовиком ниппель, выполненный с радиальными отверстиями fQ и подпружиненный относительно муфты, причем ниппель зафиксирован срезным элементом относительно муфты 2J.

Недостатком данного переходника является то, что он не может регулировать количество промывочной жидкости, подаваемой на забой в процессе бурения, а также осевой нагрузки в зависимости от проходимых пород.

Цель изобретения - автоматическое регулирование осевой нагрузки на забой и количество подаваемой на забой промывочной М жидкости в процессе бурения.

Указанная цель достигается тем, что ниппель установлен с возможностью ограниченного осевого перемещения относит ьно

муфты в процессе оурения и совмещения отверстий при крайнем верхнем его положении А также тем, что отверстия выполнены в несколько рядов.

На фиг. I изображен общий вид переходника; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 вид В на фиг. 1.

Переходник включает (для соединения с колонной бурильных труб) муфту 1 с хвостовиком 2, выполненного (нижняя часть) uJecTHrjiaHHoro сечения и имеющего ряд отверстий 3. на котором свободно посажен ниппель 4 с таким же рядом отверстий 5 (для соединения с колонковой трубой) и закрепленный гайкой 6, служащей для ограничения перемещения от действия осевого усилия и пружины 7 ниппеля 4 ло хвостовику 2 муфты 1.

Переходник работает следующим образом.

Полная деформация пружин 7 рассчитывается из максимально возможных осевых усилий на коронку, которая определяет и величину перемещения ниппеля 4 по хвостовику 2 муфты 1. Известно, что при бурении крепких пород на забое скважины образуется малое количество шлама, а при бурении слабых пород - больщое количество шлама. Поэтому для удаления шлама из-под коронки в каждом случае необходимо разное количество промывочной жидкости, а скорость восходящего потока промывочной жидкости в затрубном пространстве должна .быть постоянной, обеспечивая нормальную работу системы снаряд-скважина. А также известно, что при бурении крепких пород необходимо увеличивать осевое усилие на коронку, а при бурении слабых пород - снижать Отсюда при бурении пород различной крепости необходимо соблюдать режимы бурения. При бурении перемежающихся пород вйдерживать режимы бурения затруднительно, а в этих условиях чаще всего возникают различные осложнения, аварии. Излишнее количество промывочной жидкости, подаваемой под коронку, а равно и излишнее увеличение осевого усилия на коронку, снижают механическую скорость бурения, что крайне нежелательно. JB переходнике для регулирования осевого усилия на коронку установлена пружина 7. Аналитически осевое усилие на коронку с учетом действия пружины 7 выражается следующей зависимостью

РК (ft- Рмакс.) +Pl,(i)

где - осевое усилие на коронку, кгс.

Pt - суммарное усилие на Забой от веса снаряда и гидросистемы станка, кгс;

максимальное усилие сжатия Пружины, кгс;

PI -усилие сжатия пружины в зависимости от буримых пород, кгс.

При увеличении осевого усилия ниппель 4 перемещается по хвостовику 2 муфты 1 и

через ряд отверстий 3 и 5 образуется общее слквное отверстие, через которое происходит слив промывочной жидкости из снаряда в затрубное пространство: При полном совмещении рядов отверстий 3 и 5 происходит максимальный слив промывочной жидкости. При снижении осевого усилия, а это происходит при бурении слабых пород, ряды отверстий 3 и 5 с.мещаются под действием пружины 7 к слив промывочной жидкости прекращается, вся промывочная жидкость поступает под торец коронки.

Количество промывочной жидкости подаваемой под коронку, определяется следующим выражением

QK QH - Qs.n. (2)

-количество промывочной жидкости, поступающей под коронку, л/мин;

QM - количество промывочной жидкости, подаваемой насосом в бурильные трубы, л/мин; р5.п.- количество промывочой жидкости, сливаемой из бурильных в затрубное пространство, л/мин.

При работе переходника выполняется соответствие между зависимостями (1) и (2), т.е. происходит автоматическое регулирование осевого усилия и количества промывочной жидкости.

0 Применение данного переходника в компоновке бурового снаряда позволяет рационально рещить вопрос технологии бурения скважин по перемещающимся поролам независимо от степени квалификации и опыта бурильщиков. Данный переходник позволяет получать оптимальные усилия на породоразрушающий инструмент в зависимости от крепости буримых пород, способствует автоматической подаче необходимого количества промывочной жидкостк для охлаждения коронки и выноса шлама из-под коронки, при этом обеспечивая полное и своевременное удаление шлама из скважины за ечет создания постоянной скорости восходящего потока в затруднительном пространстве, что значительно способствует сохранению 5 стенок скважины. Применение данного переходника при бурении по перемежающимся Юродам значительно снижает себестоимость -бурения.

Формула изобретения

50 1. Переходник колонковой трубы, содержащий муфту с хвостовиком, имеющим радиальные отверстия, и установленный концентрично с хвостовиком ниппель, выполненный с радиальными отверстиями и подпружиненный относительно муфты, отличающийся тем, что, с целью автоматического регулирования осевой нагрузки на забой и количества подаваемой на забой промывочной жидкости в процессе бурения, ниппель