Буровой снаряд Советский патент 1982 года по МПК E21B25/02 

(54) БУРОВОЙ СНАРЯД

Изобретение относится к буровой технике, а именно к буровым снарядам для бурения скважин на суше и в море, преимущественно вибрационным и ударным способами.

Известен буровой снаряд, содержащий переходник, тяговый канат, породоприемный стакан и рычаги закрепления с пружинами 3.

Буровой снаряд работает следующим образом. В собранном виде его опускают на канате в обсадные трубы до упора породоприемного стакана в башмак труб или в забой скважины. При спуске пружины находятся в растянутом состоянии под действием веса снаряда и удерживают рычаги в собранном виде. После постановки снаряда на забой , тяговому канату придают слабину, т.е. снимают усилия, растягивающие пружины, последние сжимаются, поворачивают рычаги, которые закрепляют снаряд в обсадных трубах. Затем ударным или вибрационным способом в грунт внедряют одновременно обсадные трубы и снаряд. После их внедрения на длину рейса осуществляют натяжение тягового каната, пружины растягиваются и поворачивают рычаги из расклинивающего положения, снаряд извлекают из скважины.

Однако это устройство не всегда обеспечивает совместное погружение снаряда и обсадных труб в породу. При заполнении породоприемного стакана керном возникают силы сопротивления этому, иногда значительно превосходящие вес бурового снаряда, а

10 следовательно, и силу пружин, растягивающих рычаги закрепления. В этом случае возможно проскальзывание снаряда относительно обсадных труб, так как силы сопротивления движе15нию керна в стакане больше веса снаряда и раскрепление снаряда в любом месте ненадежно.

Кроме того, после каждого подъема

20 снаряда на забое, как правило, остается столбик керна в связи с ненадежностью удерживгиощих его устройств или несвязанностью грунтов, на который устанавливается и затем рас25клинивается снаряд. В этом случае после каждого рейса происходит по.стоянное накапливание породы в обсад ных трубах, которую нельзя извлечь с помощью этого снаряда, что ведет

30 к отступлению снаряда от забоя и. как следствие, искажению геологичес кой информации. Известен также буровой снаряд, содержащий породоприемный стакан с башмаком, механизм закрепления стакана в обсадных трубах в рабочем по ложении, подвижный груз и тяговый кайзт Г27 . Известен также буровой снаряд, с держащий породоприемный стакан с башмаком, механизм закрепления стакана в обсадных трубах в рабочем по ложении, подвижный груз и тяговый канат 23 . , Снаряд работает следующим образо Его опускают на канате в скважину и устанавливают на башмак обсадных труб, при этом механизм закрепления снаряда (подпружиненные рычаги или пальцы) находится на одном уровне с проточкой в обсадных трубах, За7 тем тяговому канату придают слабину при этом подвижный груз РОД действи собственного i веса опускается и с CBUtiM конусом расширяет подпружинен ные рычаги или пальцы в проточку об садных труб. После этого осуществля ют одновременное погружение обсадн труб и снаряда в породу. По наполне нии породоприемного стакана керном канату придают натяжение, поднимают подвижный груз, при этом рычаги или палы;ы освобождаются, затем снаряд извлекают на поверхность. Недостатком этого снаряда являет ся низкая эффективность в связи с невозможностью его закрепления в нижней части обсадной колонны при наличии керна в трубах. После подъе ма снаряда из скважины на забое обычно остается столбик керна, особенно при бурении в рыхлых породах вибрационным и ударным способами. При спуске снаряда в скважину он са дится на оставшийся столбик породы, механизм закрепления (подпружиненные рычаги или пальцы) будет находиться выше проточки в обсадных тру бах на высоту оставшегося керна. При этом подвижный груз не может опуститься вниз и раскрепить снаряд в рабочем положен-ии, следовательно не будет обеспечено одновременное погружение обсадных труб и снаряда в породу. Для этого необходимо извлечь снаряд на поверхность, спус тить в скважину другой инструмент, очистить забой от оставшейся породы, затем продолжить бурение. При этом на спуско-подъемные операции снаряда и чистку скважины тратится значительйое время, что приводит к снижению производительности буровых работ, Кроме того, в процессе бурения иногда породоприемный стакан оказывается прихваченным породой и заклиниваетсч в трубах, В этом случае извлечь его не удается или обрывается тяговый канат и приходится поднимать из скважины всю обсадную колонну вместе с буровым снарядом. Это приводит к засыпке скважины при бурении на суше и ликвидации ее при морском бурении. Все это существенно снижает надежность в работе бурового снаряда и производительность труда и удорожает буровые работы. Цель изобретения - повышение надежности в работе бурового снаряда. Поставленная цель достигается тем. что буровой снаряд, содержащий породоприемный стакан с башмаком, механизм закрепления стакана в обсадных трубах в рабочем положении, подвижный груз и тяговый канат, снабжен направляющим цилиндром с крышкой и с наковальней, закрепленной на породоприемном стакане-, а подвижный груз выполнен в виде ударника с и,и-. линдрической головкой на нижней части, жестко связанного с механизмом закрепления стакана и размещенного в направляющем цилиндре с возможностью взаимодействия нижнего торцаголовки ударника с наковальней, а верхнего торца - с крышкой направляющего цилиндра. На фиг, 1 изображен буровой снаряд, спущенный в скважину и установленный в рабочее положение; на .фиг,2 - то же, спущенный в скважину и установленный на оставшийся столбик породы; на фиг, 3 - то же, при извлечении прихваченного породой породоприемного стакана выбиванием. Буровой снаряд содержит породоприемный стакан 1, на нижний конец которого навернут башмак 2, а на верхнем закреплена наковальня 3, с которой соединен направляющий цилиндр 4 с крышкой 5, Внутри цилиндра 4 соосно размещен ударник 6, имеющий внизу цилиндрическую головку 7 с нижним 8 и верхним 9. торцами, В верхней части ударник б жестко связан со штоком 10 механизма закрепления стакана в обсадных трубах в рабочем положении, имеющим вырез 11, в котором на оси 12 размещены защелки 13, постоянно распираемые пружиной 14, Защелки 13 в раскрытом состоянии выходят из втулки 1Ь, имеющей вырезы 16 со скошенными внизу краями 17, Втулка 15 имеет палец 18,который упирается- в верхнюю часть 19 штока при подъеме тяговым канатом 20, Буровой снаряд работает следующим образом, В собранном виде его тяговым канатом опускают в скважину, устанавливают башмак 2 породоприемного стакана 1 на башмак 21 обсадных труб 22. В этом случае фиксаторы механизма закрепления, например, подпружиненные защелки 13, находятся на . одном уровне с проточкой 23 в обсадных трубах 22. Под действием пружины 14 защелки 13 выходят из вырезов 16 втулки 15 и закрепляют снаряд в рабочем положении (фиг. 1). .

Раскрепление защелок 13 в jipoTO4fte 23 обсадных труб 22 ведет к значительному увеличению усилия на тягово канате, достигающего нескольких сот килограмм, что позволяет с поверхности контролировать установку снаряда в рабочее положение.

Затем обсадные трубы 22 вместе с буровым снарядом вибрационным или ударным способом погружают в породу на глубину, зависящую от геологических целей и физико - механических свойств пород{ не более, чем на длину породоприемного стакана 1) 1 На этом рейс бурения заканчивают и осуществляют подъем бурового снаряда. Для этого тяговым канатом 20 приподнимают втулку IS, из вырезов 1Ь которой выступают раскрытые защелки 13. Втулка 1Ь своими скошенными краями 17 снизу нажимает на засцелки 13 и утапливает их, преодолевая сопроти ление пружины 14. Палец 18 втулки 15 движется в вырезе 11 штока 10, упирается в его верхнюю часть 19 и поднимает ударник 6. Головка 7 ударника 6 при подъеме своим верхним торцом упирается в крышку 5 направляющего цилиндра 4, осуществляя таким образом извлечение снаряда из скважины.

После освобождения породоприемного стакана 1 от керна снаряд снова опускается в скважину. В случае наличия на забое оставшегося столбика породы 24 ( фиг.2) защелки 13 будут находиться выше проточки 23 на высоту оставшегося столбика керна. При этом невозможно совместное погружение обсадных труб 22 и бурового снаряда и для установления последнего в рабочее положение необходима его принудительная забивка.

Для этого тяговым канатом 20 при поднимают ударник 6 до тех пор, пока верхний торец 9 головки 7 не упрется в крышку Ь направляющего цилиндра 4. Затем ослабляют тяговый канат 20 и осуществляют свободное сбрасывание механизма раскрепления снаряда и ударника 6. Нижний торец 8 головки 7 ударника Ь наносит удары сверху по наковальне 3, а башмак 2 породоприемного стакана 1 в резултате этого разрушает оставшийся столбик породы 24 и внедряется в до тех пор, пока не упрется в

башмак 21 обсадных труб 22. При этом защелки 13 перемещаются на уровень с проточкой 23 и под действием пружины 14 раздвигаются, жестко фиксируют снаряд относительно обсгщных

труб 22, последний устанавливается в рабочее положение (фиг.1).. Затем обссщные трубы совместно со снарядом погружают в- породу на величину рейса и снова поднимают снаряд из

скважины.

В случае, когда породоприемный стакан оказывается заклиненным породой 25 в трубах 22, для предотвра- щения извлечения всей обсадной колонны из скважины необходимо ликвидировать прихват стакана выбиванием (фиг. 3).

Для этого тяговым канатом 20 резко приподнимают ударник Ь и верх- .

ней частью 9 головки 7 снизу наносят удары по крышке b направляющего цилиндра 4 до тех пор, пока прихваченный породоприемный стакан 1 не освободится от заклинившей его породы .

Затем буровой снаряд поднимают из скважины и породоприемный стакан освобождают от породы.

При последующих рейсах спуск бурового снаряда, закрепление его в рабочее положение, бурение и извлечение из скважины проводят аналогично.

Применение изобретения позволит повысить надежность в работе снаряда и, кроме того, обеспечить снижение

времени на спуско-подъемные и вспомогательные операции, предотвращение подъёма всей обсадной колонны при заклинивании породоприемного стакана, предотвращение необходимости чистки

скважины при неполном извлечении кер.на, увеличение времени чистого буре1НИЯ, уменьшение затрат физического труда на спуско-подъемные и вспомогательные операции; повышение достоверности получаемой геологической информации, увеличение производительности труда при бурении, снижение себестоимости буровых работ.

50

Формула изобретения

Буровой снаряд,содержащий породоприемный стакан с башмаком,механизм закрепления стакана в обсадных трубах в рабочем положении, подвижный груз и тяговый канат, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе, он снабжен направляющим цилиндром с крышкой и с наковальней, закрепленной на породоприемном стакане, а подвижный груз выполнен в виде ударника с цилиндрической головкой на нижней части, жестко связанного с механизмом -закрепления стакана и размещенного в направляющем дилиндре с возможностью вэимодействия нижнего торца головки ударника с наковальней, а верхнего торца - с крышкой направляющего цилиндра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 692964, кл. Е 21 В 1/06, 1979.

2.Авторское свидетельство СССР № 1057Ы,кл. Е 21 В 25/02, 1955 (прототип).

/9

фи.1

го

а