Гидровибрационный снаряд

 

Изобретение относится к технике бурения подводных скважин и отбора труб в донных отложениях. Цель - повышение эффективности в работе за счет использования энергии движения бойка вверх для разрушения забоя. Гидровибрационный снаряд включает гидровибратор, который содержит корпус 1 с переходником 2 , верхней наковальней (Н) 3 и нижней Н 15 и ограничителями 4 и 5. К переходнику 2 снизу крепится клапанная коробка 6 с впускным клапаном 7, связанная с цилиндром 8. в котором установлен поршень 9, жестко соединенный с бойком 10. В надпоршневой

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l 9) (I I ) IsIIs Е 21 В25/18

ГОСУДАPСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4640894/03 (22) 25.01.89 (46) 15.02.91. Бюл, М 6 (71) Донецкий политехнический институт (72) А.А.Каракозов, В.И.Блинов, Г.М.Валитов и О.Я.Тодер (53) 622.243.64(088,8) (56) Применение погружных автономных установок для однорейсового бурения подводных скважин. Обзор. M.; ВИЭМС, 1988, с.24-36.

Методы и технические средства для морских инженерно-геологических исследований. Сборник научных трудов. Рига;

В НИИморгео,1984. (54) ГИДРОВИБРАЦИОННЫЙ СНАРЯД (57) Изобретение относится к технике бурения подводных скважин и отбора труб в донных отложениях. Цель — повышение эффективности в работе за счет использования энергии движения бойка вверх для разрушения забоя. Гидровибрационный снаряд включает гидровибратор, который содержит корпус 1 с переходником 2, верхней наковальней (Н) 3 и нижней Н 15 и ограничителями 4 и 5. К переходнику 2 снизу крепится клапанная коробка 6 с впускным клапаном 7, связанная с цилиндром 8, в котором установлен поршень 9, жестко соединенный с бойком 10. В надпоршневой

1627662

15

40 полости (П) цилиндра 8 установлен выпускной клапан 12 с толкателем 13 и пружиной

14, Нижняя Н 15 выполнена ограниченно подвижной относительно корпуса с хвостовиком 21, имеющим поршневую поверхность поршня. Отделенная от напорной магистрали камера между верхней Н 3 и нижней Н 15 разделена бойком 10 на надбойковую П 16 и подбойковую П 17, В надбойковой П 16 установлен тарельчатый клапан 18, подпружиненный относительно бойка 10 и предназначенный для перекрытия

Изобретение относится к технике бурения подводных скважин и отбора проб в донных отложениях, Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства за счет использования энергии движения бойка вверх для разрушения забоя.

На фиг. 1 изображен гидровибрационный снаряд перед постановкой его на забой; на фиг. 2 — то же, в процессе отбора пробы, В состав гидровибрационного снаряда входят корпус 1 с переходником 2, верхней наковальней 3 и ограничителями 4 и 5, К переходнику 2 снизу крепится клапанная коробка 6, в которой установлен впускной клапан 7, Клапаннэя коробка 6 связана с цилиндром 8, в котором установлен поршень 9, жестко соединенный с бойком 10 штоком с уступом 11. В надпоршневой полости цилиндра 8 установлен выпускной клапан 12 с толкателем 13 и пружиной 14.

Отделенная от напорной магистрали камера между верхней 3 и нижней 15 наковальнями разделена бойком 10 на надбойковую

16 и подбойковую 17 полости. В надбойковой полости 16 установлен тарельчатый клапан 18, подпружиненный относительно бойка 10 и предназначенный для перекрытия выхлопных каналов 19 в верхней наковальне 3. В бойке 10 выflолнены гидравлическая камера 20, в которой установлен хвостовик 21 наковальни 15, имеющий поршневую поверхность 22, Гидравлическая камера 20 связана с бойковой полостью 16 каналами 23, а с подбойковой полостью 17 — радиальными каналами

24, выполненными с возможностью перекрытия их бойком 10. В свою очередь надбойковая полость 16 сообщается посредством выхлрпных каналов 19 в верхней наковальне 3 с окружающей средой, В нижней наковальне 15, выполненной в виде поршня, установленной между ограничитевыхлопных каналов 19 в верхней Н 3, Гидравлическая камера 20 связана с надбойковой П 16 каналами 23, а с подбойковой П 17 — радиальными каналами 24, выполненными с возможностью перекрытия их бойком

10. Надбойковая П 16 сообщается выхлопными каналами 19 с верхней Н 3. При ходе вверх боек 10 наносит удар по верхней Н 3, который через корпус 1, ограничитель 5 и нижнюю Н 15 передается на прихваченный колонковый набор, что способствует его освобождению, 2 ил. лями 4 и 5 и связанной с колонковой трубой

25 колонкового набора, размещена система насосных клапанов, имеющая впускной 26 и выпускной 27 насосные клапаны. Подбойковая полость 17 связана с полостью колонковой трубы каналом 28 и клапаном 26, а с окружающей средой — каналами 28 — 29 и клапаном 27. B нижней части колонковой трубы установлен башмак 30 с кернорвателем 31.

Устройство работает следующим образом.

Снаряд спускают на бурильных трубах на забой, при этом боек 10 и нижняя наковальня 15 находятся под действием собственного веса в крайнем нижнем положении, уступ 11 контактирует с верхней наковальней 3, а нижняя наковальня 15 — с ограничителем 5. При постановке снаряда на забой корпус 1 перемещается относительно нижней наковальни 3 до упора последней в ограничитель 4. При контакте бойка 10 с нижней наковальней 15 происходит его перемещение вверх до упора толкателя 13 во впускной клапан 7 и образование зазора между уступом 11 и верхней наковальней 3, В это время хвостовик 21 перекрывает каналы 24, связывающие гидравлическую камеру 20 с подпоршневой полостью 17, При подаче рабочей жидкости в снаряд она поступает через канал в переходнике 2, по кольцевому зазору между корпусом 1 и цилиндром 8 под поршень 9. Поршень 9 вместе с бойком 10 перемещается вверх. При этом впускной клапан 7 остается закрытым за счет действия на него давления рабочей жидкости, поэтому при движении бойка 10 вверх происходит сжатие клапанной пружины 14. В это время жидкость из надпоршневой полости цилиндра 8 вытесняется в окружающую среду через каналы в клапанной коробке 6 и распределительном переходнике 2. а из надбойковой полости 16— через каналы 19 в верхней наковальне 3.

1627662

При дальнейшем движении поршня 9 вверх он наносит удар по выпускному клапану 12, который эа счет силы удара и сжатой пружины 14 перемещается вверх, перекрывая каналы в клапанной коробке 6. Впускной 5 клапан 7, связанный с выпускным клапаном

12 толкателем 13, открывается, и рабочая жидкость поступает и в надпоршневую полость цилиндра 8. Одновременно тарельчатый клапан 18 перекрывает каналы 19 в 10 верхней наковальне 3. Поскольку при движении бойка 10 каналы 24 остаются закрытыми хвостовиком 21, то происходит гидравлическое замыкание надбойковой полости 16 и гидравлической камеры 20, В 15 результате боек 10 наносит удар по замкнутому объему жидкости. при этом в надпоршневой полости 16 распространяется волна ударного давления, которая через каналы

23 распространяется в гидравлическую ка- 20 меру 20 и при подходе к поршневой поверхности 22 хвостовика 21 передает ему энергию удара, под действием которой происходит внедрение в грунт башмака 30.

Поскольку рабочая жидкость попадает и 25 в надпоршневую полость цилиндра 8, то за счет разности усилий, действующих над и под поршнем 9, последний начинает перемещаться вниз. При этом;лапа(, ая группа находится в крайнем верхнем положении за 30 счет давления рабочей жидкости на -арелку клапана 12. В это же время р. чадбойковую полость 16, открывая клапан 18, по..тупает жидкость из окружающей среды. При дал:,— нейшем дв(жении бойка ()ни":, ()H на»осит 35 удар по выпускному клапану 12, и: ремеща» клапанную группу в исходное состояние, и одновременно ударяет своим нижним торцом по нижней накова "ьне 15, внед яя тем самым в грунт башмак 30. ",атем ц» раба- 40 ты повторяется, При внедрении башма(а 30 в грунт колонковая труба 25 заполняется керном. В процессе бурения в керноприемной груб(. 25 происходит обратная циркуляция жидкости, осуществляемая за счет того, 45 что при ходе бойка 10 вьерх жидкость из кернгприемной трубы 25 поступает через вп ",кной насо.ныи клапан 26 и канал 28 I) подбойковую полость 17, а при ходе бойка

10 вниз она поступает в окружающую среду 50 через выпу=кной насоснь и клапан 27 и канал 29, Пп окончании рейса гидоовибратоо отключается, а срыв и удержание керна происх()дит за счет лепесткового кернорвателя

31. 55

Если при подьеме снаряда произойдет пр.1хяат кслонкового набора, то дается натяжение бурильной колонне. Корпус 1 перемещается вверх до контакта ограничителя 5 с нижней наковальней 15, при этом боек 10 занимает то же положение, что и при спуске снаряда. Рабочая жидкость. подаваемая в гидровибратор, вызывает возвратно-посту пательное движение поршня 9. При этом боек 10 при ходе вверх наносит удар по верхней наковальне 3; удар через корпус 1, ограничитель 5 и нижнюю наковальню 15 передается на прихваченный колонковый набор, что способствует его освобождению.

При этом жидкость, находящаяся в надбойковай полости 16, не препятствует перемещению бойка 10, так как после перекрытия клапана 18 каналов 19 жидкость перетекает из надбойковой полости 16 через каналы 24 в подбойковую полость 17. А при ходе бойка вниз поршень 9 ударяет уступом 11 по верхней наковальне 3, при этом энергия этого удара на прихваченный набор не передается. Таким образом происходит выбивание колонкового набора и освобождение его от прихвата.

Формула изобретения

Гидровибрационный снаряд, включающий гидровибратор. состоящий из корпуса с переходником и наковальнями, клапанной корсбки с ци; индр,:м, порJ)HR с бойком, клапанной группы. ист(t cioосн(х KJIBpd нов, размещенных в нижней накэвальн ., и

co(. pvH(.! «ь и с I(no(lycoM ror ÎI-,I. вый на

6Ор, О т r In (а IO щ И и С я 1ЕМ. тО. С цв,ЬЮ повышения "ффектнв(.)(и в рабо(за счет использования энергии движения,ойка вверх для разрушения забоя, нижняя накоBBflbHsI вь полне IB 0 "аниченчо подви.кной

ОтНОСИтЕЛЬНО КОрПуСа С ХВГ)СтОВйкОМ, Pblno ьненным ч виде поршня и установленным в гидравлической камере вьп-олHOHHoй в теле бойка. выполненного с подпружиненным относительно него ",ëàïàíîì надбойковая и подбойковая ()олес и отделены одна от другой и изолированы от напорной магистрали, при этом связанная " гидравлической камерой надбойковая полость соединена с окружающей соедой каналами в () верхней наковальне. выполненчыми с возМОжНОСтЬЮ ПЕРИОДИЧЕCKO О ПЕРЕкРЫтИЯ ИХ клапаном, подпружиненным птнос 1тельне бойка, а подбойковая полость, связаннач с гидравлической камерой канала,1и, вь;полненными с возможностью перекрытия их хвостозиком нижней наковал oíè, соединена через систему насосных клапанов с полостью кернэприемной трубы колонкового набора и окружающей средой.

1627662

Составитель В.Никулин

Техред М,Моргентал Корректор М.Демчик

Редактор Т,Парфенова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 322 Тираж 357 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5