Гидроударник для бурения с аэрированной промывочной жидкостью

 

Использование: горное делб, при государственном бурении скважин различного целевого назначения. Сущность изобретения: гидроударник содержит дополнительный упругий элемент и нагнетательную камеру. Упругий элемент размещен между верхним переходником и клапаном, нагнетательная камера - над верхним переходником и выполнена в виде замкнутой кольцевой полости. Последняя образована концентрично установленными трубами и в своей нижней части гидравлически сообщена с центральным каналом. 3 ил,

союз соВетских социАлистических

РЕСПУБЛИК

lsl)s Е 21 В 4/14

ГОСУДАРСТВЕ HHblИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4816828/03 (22) 20.04.90 (46) 23.07,92.Бюл.№ 27 (71) Свердловский горный институт им.В.В. Вахрушева (72) ЛХ,Шолохов и И.А,Бердов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1059111, кл, Е 21 В 4/14, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 284915, кл. Е 21 В 4/14, 1969. (54) ГИДРОУДАРНИК ДЛЯ БУРЕНИЯ С

АЭРИРОВАННОЙ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТЬЮ

Изобретение относится к горному делу, а именно к гидроударникам разведочного бурения скважин, Гидроударники бывают различной конструкции, но в практике разведочного буре. ния наибольшее распространение получили гидроударники прямого действия, как наиболее простые по устройству и надежные в эксплуатации.

Известен гидроударник, который включает полый цилиндрический корпус, шпицевой соединительный узел с наковальней, подпружиненный боек-ударник, подпружиненный клапан, верхний переходник с цен- тральным промывочным каналом и уплотнения. Работа гидроударника связана с управлением потоком нагнетательной жидкости и формированием гидроударного давления, за счет которого создаются силы для возвратно-поступательного перемеще,» SU„1749440 А1 (57) Использование: горное делб, при государственном бурении скважин различного целевого назначения. Сущность изобретения; гидроударник содержит дополнительный упругий элемент и нагнетательную камеру, Упругий элемент размещен между верхним переходником и клапаном, нагнетательная камера — над верхним переходником и выполнена в виде замкнутой кольцевой полости, Последняя образована концентрично установленными трубами и в своей нижней части гидравлически сообщена с центральным каналом. 3 ил, ния бойка и нанесения полезных ударов по на ковал ь не. Это и роисходит автоматически за счет перекрытия потока жидкости клапаном в верхней позиции бойка и открытия— в нижней, при котором жидкость получает свободное движение. Под действием гидроударного давления боек перемещается вниз, одновременно сжимая пружины бойка и клапана. При открытии клапана и снятии гидроударного давления боек будет двигаться по инерции на величину свободного хода до соударения с наковальней, а затем под действием усилия сжатой пружины возвратится в исходное верхнее положение, где произойдет вновь перекрытие потока жидкости клапаном и цикл повторится. Скорость соударения бойка и наковальни формирует полезную энергию гидроударника.

Опыт использования гидроударника для бурения с аэрированными жидкостями

1749440

15

25

35

40 свободное движение, 45

50 (пены) показал практическую его неработоспособность. Это объясняется тем, что физические свойства аэрированной жидкости существенно отличаются от плотной жидкости. Наличие в жидкости воздушной фазы отрицательно влияет на величину формирования начального гидроударного импульса, который становится недостаточным для перемещения бойка вниз с соответствующим соударением с наковальней.

Цель изобретения — повышение эффективности гидроударника при бурении с использованием аэрированной жидкости, Указанная цель достигается тем, что гидроударник, включающий полый цилиндрический корпус, шлицевой соединительный узел с наковальней, подпружиненный боек-ударник, подпружиненный клапан, верхний переходник с центральным промывочным каналом и уплотнения, снабжается дополнительным упругим элементом (пружиной) и нагнетательной камерой, причем дополнительный упругий элемент размещен между верхним переходником и клапаном. а нагнетательная камера располо>кена над верхним переходником и выполнена в виде замкнутой кольцевой полости, образованной концентрично установленными трубами, при этом кольцевая полость в своей нижней части гидравлически сообщена с центральным каналом.

В результате такого технического решения создается возможность формировать дополнительный начальный силовой импульс за счет усилия дополнительного упругого элемента (пружины) при обратном ходе бойка и аккумуляции энергии потока жидкости в нагнетательной камере в непосредственной близости от гидроударника.

Реализация усилия этой пружины и давления жидкости в нагнетательной камере компенсирует недостаточный силовой гидроударный импульс потока аэрированной жидкости при закрытии клапана, Это дает возможность применить гидроударник при бурении с аэрированной жидкостью и улучшить энергетические показатели работы гидроударника, На фиг.1 изображен гидроударник, продольный разрез; на фиг,2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.1.

Гидроударник включает .шлицевой переходник 1, шлицевую муфту 2, образующие шлицевой соединительный узел, наковальню 3, боек 4 с пружиной 5, шток 6 бойка, средний переходник 7 уплотнительной манжетой 8, клапан 9 с пружиной 10, пружину

11, верхний переходник 12 с центральным отверстием 13, соединительный корпус 14, наружную трубу 15, внутреннюю трубу 16, соединительный переходник 17, кольцевое пространство между трубами 15 и 16 образует нагнетательную камеру 18, которая в нижней части соединена отверстием 19 с центральным отверстием 13, Гидроударник работает следующим образом, Гидроударник устанавливается в составе бурового снаряда под породоразрушающим инструментом (для колонкового бурения — над колонковым набором), При спуске бурового снаряда в скважину или при его подъеме под действием веса колонкового набора шлицевой переходник 1 вместе с бойком 4 опускаются вниз и образуют щель между торцом штока 6 и клапаном 9.

Перед постановкой бурового снаряда на за- . бой включается подача промывочной аэрированной жидкости, которая свободно проходит через образовавшуюся щель и далее на забой скважины, и создается замкнутая циркуляция. В результате этого скважина очищается от шлама, и буровой снаряд свободно становится на забой сква>кины, В этом случае поддействием реакции забоя и веса бурового снаряда шлицевой переходник 1 и боек 4 поднимутся вверх и торец штока 6 войдет в соприкосновение с клапаном 9. Щель между торцом штока 6 и клапаном 9 смыкается, и поток жидкости перекрывается.

В нагнетательной системе накапливается необходимое давление аэрированной жидкости, под действием которого боек 4 вместе с клапаном 9 будут быстро перемещаться вниз до упора клапана 9 в переходник 7, далее боек отрывается от клапана 9 и по инерции продолжает движение до удара по наковальне 3, а жидкость BHQBb получает

После этого боек 4 и клапан 9 под действием усилия сжатых пружин возвращаются вверх и произойдет их сочленение, которое сопровождается перекрытием потока жидкости. В момент сочленения бойка

4 и клапана 9 в верхней части боек будет иметь максимальную скорость своего движения вверх и соответствующую ей кинематическую энергию. Благодаря "мягкости" и упругой податливости потока аэрированной жидкости и наличия воздушной "подушки" в нагнетательной камере, кинематическая энергия бойка будет поглощаться деформацией пружины 11 и частичным накоплением дополнительного давления в нагнетательной камере. При достижении тормозной нулевой скорости боек вновь получит движение вниз. но уже под действием суммарной нагрузки от гидроударного и статического давления и усилия сжатия пружины

1749440

11, и цикл повторится. Эффективность гидроударника повышается и создается возможность гидроударного бурения с использованием аэрированной промывочной жидкости, 5

Таким образом, применение предлагаемого гидроударника обеспечит его эффективное применение при бурении с аэрированными жидкостями, Формула изобретения 10

Гидроударник для бурения с аэрированной промывочной жидкостью, включающий полый цилиндрический корпус, шлицевой соединительный узел с наковальней, подпружиненный боек-ударник, подпружинен- 15 ный клапан, верхний переходник с центральным промывочным каналом и уплотнения, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы гидроударника при бурении с азрированной промывочной жидкостью, он снабжен дополнительным упругим элементом и нагнетательной камерой, причем дополнительный упругий элемент размещен между верхним переходником и клапаном, а нагиетательная камера расположена над верхним переходником и выполнена в виде замкнутой кольцевой полости, образованной концентрично установленными трубами, при этом кольцевая полость в своей нижней части гидравлически сообщена с центральным каналом.

1749440

Составитель

Техред M.Ìoðãeíòàë Корректор M.Ïîæî

Редактор Н.Яцола

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

Заказ 2574 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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