Гидромониторный снаряд

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 511 4 Е 21 В 7/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

® ЕгЯ111".,, Я

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) (57) ГИДРОМОНИТОРНЫЙ СНАРЯД, включающий корпус с нагнетательными и выхлопными камерами, расположенные в корпусе по окружности относительно его ocu поршни с плунжерами, промывочные сопла и по крайней мере одно сопло для резания породы, распределительное приспособление с впускными клапанами и механизм управления клапанами в виде установленного по оси корпуса с возможностью вращения вала, на верхнем относительно сопл, торце которого размещен диск, отличающай(21) 3790451/22-03 (22) 18.09.84 (46) 30.07.86. Бюл. № 28 (71) Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии глубокого разведочного бурения (72) К. С. Фонарев и В. В. Соболевский (53) 622.24.051 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 927950, кл. Е 21 В 1/18, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 417600, кл. Е 21 В 7/18, 1971.

„„Я0„„1247498 д1 ся тем, что, с целью повышения надежности работы снаряда и его долговечности путем уменьшения вероятности попадания абразивных частиц бурового раствора между трущимися деталями, снаряд снабжен выпускными клапанами и разделительными поршнями, а в корпусе образованы дополнительные камеры, в каждой из которых с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен разделительный поршень, разделяющий дополнительную камеру на две полости, верхняя из которых сообщена с соответствующей ей плунжерной камерой, а в нижней полости размещены впускной и выпускной клапаны и через последний нижняя полость сообщена с соплом для резания породы, причем другие впускные и выпускные клапаны установлены относительно сопл над поршневыми камерами, каждая из которых сообщена через ее впускной и выпускной клапаны соответственно с нагнетательными и выхлопными камерами, при этом на торцовом диске вала выполнен выступ, размещенный на диске с возможностью соприкосновения с выпускными и впускными клапанами поршневых камер.

1247498

Изобретение относится к горной промышленности,в частности к устройствам для бурения скважин при помощи струй абразивной ж идкости.

Цель изобретения — повышение надежности работы снаряда и его долговечности за счет уменьшения вероятности попадания абразивных частиц бурового раствора между трущимися деталями.

На фиг. 1 показана верхняя часть снаряда, продольный разрез; на фиг. 2 — снаряд, нижняя часть; на фиг. 3 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 4 — разрез Б — Б на фиг. 1; на фиг. 5 — разрез  — В на фиг. 2; на фиг. 6 — разрез à — Г на фиг. 2; на фиг. 7— приводная часть вала распределительного приспособления; на фиг. 8 — развертка фиг. 7.

Гидромониторный снаряд состоит из корпуса 1, навинченного на колонну бурильных труб 2. В корпусе 1 расположены по окружности, например, четыре поршня 3 и соединенные с ним плунжеры 4. Поршни 3 установлены в поршневых камерах 5, а плунжеры 4 — в плунжерных камерах 6. Камеры

5 со стороны нижних торцов поршней 3 заполнены маслом и соединены общим каналом 7 с лубрикатором 8. Наружная полость лубрикатора каналом 9 соединена с затрубHblM пространством. Ниже плунжерных камер 6 выполнены дополнительные камеры 10, каждая из которых разделена подвижным разделительным элементом, например, поршнем 11 на две полости 12 и 13. Верхние полости 12 соединены с плунжерными камерами 6 и заполнены маслом. Полости 13 имеют впускные 14 и выпускные 15 клапаны, через которые попарно сооб цены соответственно с впускными 16 и нагнетательными

17 камерами, выполненными в корпусе 1 ниже клапанов 14 и 15. В свою очередь впускные камеры 16 каналами 18, сквозными каналами 19, закачивающими промывочными соплами 20 сообщены с внутритрубным пространством, а нагнетательные камеры 17 через каналы 21 и сопло 22 для резания породы сообщены с затрубным пространством.

Поршневые камеры 5 со стороны верхнего торца поршней 3 снабжены впускными клапанами 23, через которые поршневые камеры 5 сообщены с выполненными в корпусс 1 нагнетательными камерами 24 и выпускными клапанами 25, через которые поршневые камеры 5 сообщены с выполненными в корпусе 1 выхлопными камерами 26. Нагнетательные камеры 24 дополнительным каналом 27 сообщены с внутритрубным пространством, а выхлопные камеры 26 дополнительным каналом 28 соединены с затрубным пространством.

Для своевременного открытия и закрытия клапанов 23 и 25 в корпусе 1 установлен механизм их управления, выполненный в виде вала 29, нижний конец которого снабжен приводом его вращения (располо5

55 женный в маслонаполненной полости 30), выполненным в виде двух неподвижно соединенных с валом 29 треугольных выступов 31 и 32 с наклонными поверхностями 33 и 34 и толкателей 35 ромбической формы, неподвижно соединенных с плунжерами 4. Одна часть толкателей 35 находится в контакте с наклонной рабочей поверхностью 33, другая часть находится в контакте с наклонной рабочей поверхностью

34. Верхний конец вала 29 имеет расположенный в полости 36 диск 37, на нижней торцовой поверхности которого выполнен выступ 38. Последний расположен на половине окружности диска 37. С нижней торцовой поверхностью диска 37 в контакте находятся впускные клапаны 23. Последние кинематически соединены с выпускными клапанами 25 с помощью установленных на пальце 39 в маслонаполненной полости 40 двуплечкх рычагов 41, которые с помощью выполненных на обоих концах пазов входят в зацепление с шипами 42 на клапанах

23 и 25. На клапанах 25 установлены пружины 43.

В полости 30, так же как и в поршневой камере ", со стороны нижнего торца поршня 3 лубрикатором 8 поддерживается затрубное давление. Полости 36 и 40 соединены каналом 44 с лубрикатором 45, наружная полость которого сообщена с внутритрубным пространством. Для разделения внутритрубного давления в полостях 36 и 40 от затрубного давления в поршневых камерах " со стороны нижнего торца поршня 3 и в полости 30 на валу 29 выполнены уплотнения 46. Для устранения попадания рабочей жидкости из камер 24 и 26 в полость 40 на клапанах 23 и 25 выполнены уплотнения 47.

Гидромониторный снаряд работает следующим образом.

Рабочая жидкость, нагнетаемая буровым насосом в колонну бурильных труб 2, поступает одновременно в каналы 19 и 27. По каналам 19 она попадает во всасывающие камеры 16, а по каналам 27 — — в нагнетательные камеры 24. Из нагнетательных камер 24 рабочая жидкость поступает только в те поршневые камеры 5, у которых открыты впускные клапаны 23 и закрыты выпускные 25. Например, из четырех поршневых камер 5 две камеры находятся с открытыми впускными клапанами, а две другие — с закрытыми, так как только два впускных клапана находятся в контакте с выступом 38 диска 37. Под действием рабочей жидкости поршни 3 с плунжерами 4 перемещаются вниз. Плунжер 4, вытесняя масло из плунжерной камеры 6 в верхнюю полость l2 камеры 10, создает давление в последней, значительно превышающее давление в поршневой камере 5, под действием давления масла разделительный поршень 1! перемещается вниз и вытесняет жидкость из нижней полости 13 камеры 10

1247498

37

23

78

Фьг / фиг. 3

Фиг. 2 через выпускной клапан 15 в нагнетательную камеру 17, откуда под тем же высоким давлением через канал 21 и сопло 22 в виде струи выбрасывается на забой. Одновременно толкатели 35 ромбической формы, принадлежащие плунжерам 4, выполняющим ход вниз, находятся в контакте с наклонной рабочей поверхностью 33 треугольного выступа 31 и поворачивают вал 29 с диском 37 по часовой стрелке. При крайнем нижнем положениии поршня 3 с плунжером 4 впускной клапан 23 под действием выступа 38 закрывается, а выпускной 25 за счет поворота рычага 41 открывается. Толкатель 35 оставляет треугольный выступ 31 и переходит в контакт с противоположно направленной наклонной рабочей поверхностью 34 треугольного выступа 32, сменив при этом контактируемую сторону ромба на смежную. При смене фазы распределения рабочей жидкости поршень 3 под действием поступающего масла со стороны его нижнего торца в поршневую камеру 5 из смежных поршневых камер 5 начинает перемещаться вверх. Рабочая жидкость из поршневой камеры 5 вытесняется через выпускной клапан 25 в выхлопную камеру 26 и затем в затрубное пространство. Плунжеры 4, поднимаясь, увлекают за собой разделительный поршень 11, тем самым создавая разрежение полости 13. Рабочая жидкость, находящаяся во всасывающей камере

16, через впускной клапан 14 заполняет полость 13. При крайнем верхнем положении поршня 3 впускной клапан 23 выходит из контакта с выступом 38. Выпускной клапан 25 под действием пружины 43 закрывается, а впускной 23 открывается за счет поворота рычага 41. Затем цикл повторяется.

Избыток рабочей жидкости, нагнетаемой буровым насосом в колонну бурильных труб, проходит по каналам 19 и соплам 20 к забою скважины. Сопла 20 выполняют одновременно несколько функций: удерживают необходимый напор для работы поршней 3, 10 выпускают в скважину избыток жидкости в целях улучшения выноса выбуренной породы из скважины; разрушают менее крепкие виды пород, подлежащих бурению; способствуют дополнительному измельчению кусков породы, вырезанных соплом 22 за счет ударов их друг о друга и о стенки скважины.

Поворачивание снаряда, необходимое для резки породы по всему периметру скважины, осуществляется путем вращения всей донны Tpv6 2 с помощ ра.

Для восстановления утечек масла из камер 6 и верхних полостей 12 нет необходимости ставить специальный лубрикатор, так как есть возможность верхнюю полость

25 12 камеры 10 выполнить по высоте значительно больше, чем это необходимо для выполнения рабочего хода разделительным пор шнем 11. По мере утечки масла из верхней полости 12, разделительный поршень 11 будет смещаться вверх. В качестве разделительного поршня 11 возможно использование сильфона.

124?498

Pl»2 7

Дцг. g

77

37 диг.6

Фиг. 8

Редактор М. Товтин

Заказ 4094/30

28

Составитель В. Захаров

Техред И. Верес Корректор О. Луговая

Тираж 548 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная. 4