Гидроударный снаряд Советский патент 1981 года по МПК E21B4/14 

(54) ГИДРОУДАРНЫЙ СНАРЯД

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для удар-, но-врашательного бурения скважин. Известен гидроударннк, содержащий корпус с каналами, поршень-ударник и на ковальню с обратными клапанами, установ ленными в их осевых каналах ЦЦ Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает тфямой промывки скважины, через породоразрушаюший инструмент при спуске его в скважину. Известен также гидроударный сжаряд содержащий распределительный кЛапав, корпус с каналами, в полости когорсго размещен подпружиненный поршень-ударинк с осевым и радиальными каналами, обратный клапан, размещенный в осевом канале поршня-ударника, наковальню, в осевом канале которого размещен обрагный клапан связанный гибкой связью с поршнем-ударником, щлицевой разъем корпуса и наковальни, колонковую трубу Г23. Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает обраисой беспрерывной призабойной циркуляции потока промывочной жидкости в колоковой трубе. Цель изобретения - повьпиение эффективности работы снаряда за счет обеспечения беспрерывной обратной промывки при бурении. Цель достигается тем, что поршень поршня-ударника размещен в осевом канале наковальни , сфичем последняя имеет два обратных клапана, один из которых сообщает надпоршневую полость со скважинным пространством, а другой - с полостью колонковой трубы. На чертеже изображен гидроударньй снаряо, продольный разрез. Гидроударник состоит из корпуса 1, снабженного кольцевыми приливами 2-4. В центре кольцевого прилива 2 размещен распределительный клапан 5, поддерживаемый пружиной 6, опирающейся на кольц вой прилив 2 с промывочными каналами 7. Kapfiyc 1 гидрсударнйка вьтолнеи с каналами 8, сообщающими полость 9 усг-8ройсгва со скважиниым просграпсгвом. В корпусе 1 pasNfemenbi поршень-ударник 10 с осевым 11 и радиальным 12,13 каналами. В верхней части поршень-ударник 10 снабжен косьшками 14, а в нижней - полым шгоком 15, проходящим через осевой канал наковальни 1(5 и на конце несущим поршень 17. Поршень-ударник 10 удерживается пружиной 18, оп1фающейся на наковальню 16, связанную с нижней частью корпуса 1 посредством шлицевого соединения. Наковальня КЗ имеет промьшошгьш канал 19, а нижний конец ее соединен с шламовой трубой 2О, снабжен1 ой шламо- подводящей трубкой 21. К трубе 2О присоединена колонковая труба 22 с породоразрушающим инструментом (на чертеже не показан). В створе деталей наковальни зажат кольцевой диск 23, одетый на шток 15 и снабженный промывочныкИ каналами 24. F3 створе деталей наковальни также зажат наружный кольцевой прилив 25 цилиндра 26, снабженного радиальными каналами 27, 28 и днищем с осевыми кана лами , в которых размещены обратные клапаны 20, ЗО„ Детали 23-26 являются элементами наковальни,. Осевой канал кла пана 30 сверху закрыт пробкой 31, а ка налы 24 кольцевого диска 23 закрыты кольцевыми обратным клапаном 32, опирающимся на диск 23. Клапан 29 соединен с нижним торцом Поршня 17 посредством гибкой связи 33. В осевом канале 11 норипш-ударника 10 ниже радиальных каналов 12 размещен обратный клапан 34. Поршень-ударник 10 уппогнен относительно кольцевых П1эиливов 3,4, а порщень 17 уплотнен в цилиндре 26. Устройство имеет гидравлические полости 35-4 О. Гидроударник работает по схеме машин прямого действия. При спуске гидроударника в скважину он находится в пошзешенном состояонии. Е нижняя часть под действием собственног веса раскрывает шлицевой разъем. Наковальня опускается вниз, вместе с ней опу скаются поршень-ударник 10 с пружиной 18, при 3TONf образовывается щель между торцами клапана 5 и поршнем-ударником 10. В определенный момент поршень-удар ник 10 останавливается (препятствуют к сьшки 14, которые опираются на кольцевой прилив 3). В таком положении каналы 12 поршня-ударника 1О оказываются ниж кольцевого прилива 4 в полости 40. Посл 2 остановки поршня-ударника 1,0 наковальня продолжает опускаться вниз до полного раскрытия шлицевого разъема, при этом происходит отрыв гнезда от клапана 29, удерживаемого гибкой связью 33, и между ними образуется зазор для протекания жидкости. При раскрытом шлицевом разъеме гидроударника жидкость поступает на прямую промывку забоя скважин через образовавшуюся щель между торцами клепана 5 к поршня-ударника 10, канал 11, канал 12, полость 4О, канал 13, полость 37, от- крытьш клапан 29, полость 35, полос-гь трубки 21, полость колонковой трубы 22 и породоразрушающий инструл еит Это необходимо при доведении гидроу.цг;ркика с прямой промывкой до забоя скважины при наличии в ней шлама и для слива жидкости, при подъеме снаряда. При постановке снаряда на забой шлнцевой разъем и торцы деталей 5 и 10 смыкаются, клапан 20 садится в свое гнездо, а канал 12 возвраидаегся в полость О, при этом происходит пуск гидроударника. Под действием )юзникшего при этом гидравлического удара поршо; ь.-ударник 10 перемещается вниз, сжимая пружины 6 и 18, В огфеделенный момент горец клапана 5 отръгвается от горца поршня.ударника, который продолжая двигаться по инерции, наносит удар по наковальне После нанесения удара по наковальне под воздействием сжатых пружин 6 н 18 клапан 5 и поршень-ударник возвращаются в верхнее положение, где происходит смыкание (L торцов и цикл повгоряс-гся. При возвратно-посгупагельном перемещении поршня-ударника 10, на конце снабженного поршнем 17, происходит обратная промьшка скважины следующим образом. При ходе поршня-yaaf)HHKa 1.0 вниз происходит въ1теснение жидкости из полости 37 поршнем 17 скважину через канал 11, клапан 34, каналы. 12, полость 9 и каналы 8, а из полости -10 жидкocт J вытесняется в скважину через канал 13, клапан 34, каналы 12, полость 9 и каналы 8. В момент отрыва клапана 5 от торца поршня-ударника 10 клапан 34 перекрывает канал поршня-ударника и нагнетаемая жидкость начинает поступать в скважину через каналы 12, полость 9 и каналы 8. При ходе поршня-ударника 1О вниз происходит всасывание жидкости с забоя

скважины в полость 38 через полость коnouKOBOii грубы, канал трубки 21, полосгь 35, клапан 30, канал 28 полость 36 и канал 27. Выходящая жидкость из грубкн 21 теряет ско{.1ость в полости 35 шпамо- вой трубы 2О, при этом происходит осаждение шлама.

ходе пог шяя-ударника вверх происходит 11ытеснение жидкости из попосги 38 в скважину через каналы 24 (при огкрытом клапане 32), полость 39 и канап 19 и всасывание жидкости с забоя в полость 37 через полость 22, канал грубки 21, полость 35, клапан 29. Нагнетаемая жидкость буровым насосом во время поаъема ударника поступает из канала 11 выше клапана 3-1 в скважину через каналы 12, полость О и каналы 8.

При ходе поршня-ударника Ю вниз цикл повторяется.

Обеспечение прямой промывки, т.е. огкрытие KJtanaHa 11), возможно при условии что жесткость пружины 18 при сомкнутом шлидевом раоъоме должна обеспечить при соответствующей длине гибкой связи 33 (без его прогч1ба) с клапаном 29 перекрытие его осевого канала, а свободный ход поришя-ударинка 10 должен быть мень ше свободного хода шлицевого разъема.

Гь г1оуларный снаряд обеспечивает беспрерывную обратную промывку при бурени что нгобхолчмо для miTeHciiBnoro удаления BbiGypcHHoii породт из затрубного пространства в зоне колонкового набери и предотвращает прихват его шламом.

Формула изобретения

Гидроударный снаряд, содержащий распределительный клапан, корпус с каналами в полости которого размещен подпружиненный поршень-ударник с осевым и радиальными каналами, обратный клапан, размещеный в осевом канале поршня-ударника, наковальню, в осево : канале которой размещен обратный клапан, связанный гибкой связью с поршнем-ударником, шлице- вой разъем корпуса и наковальни, колонковую трубу, отличающийся тем, что, с целью повьпления эффективности работы снаряда за счет обеспечения беспрерывной обратной промывки при бурении, поршень.поршня-ударника размещен в осевом канале наковальни, причем последняя имеет два обратных клапана, один из которых сообщает надпс шневую полость со скважинным пространством, а другой - с полостью колонковой трубы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Автсрское свидетельство СССР по заявке N 266О585/ОЗ, кл. Е 21 В 5/ОО, 1978 (прототип).