Подшипниковая подвеска для двойного керноотборного снаряда

 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к средствам для отбора керна. Подшипниковая подвеска для двойного керноотборного снаряда включает подшипниковый узел и сбросовый разгрузочный шаровой клапан. Подшипниковый узел состоит из верхнего и нижнего упорных подшипников, верхней и нижней полумуфты, связанных стволом, соединенным с нижней полумуфтой. Ниже упорных подшипников размещен радиальный подшипник. Подшипниковый узел снабжен верхним узлом герметизации, который выполнен в виде цилиндрических проточек с уплотнительными кольцами на внешней поверхности головки ствола. С нижней полумуфтой ствол соединен через подшипниковый узел посредством цилиндрической гайки, выполненной в виде поршня с эластичной шайбой в верхней части и фиксаторами в нижней части. В нижней полумуфте на внешней боковой поверхности выполнена цилиндрическая проточка. В ней установлена эластичная шайба. Эластичные шайбы выполнены из антифрикционного материала. Во внутренних полостях подшипникового узла между наружной поверхностью ствола, внутренней поверхностью верхней полумуфты и торцевой поверхностью цилиндрической гайки размещена пластичная смазка. Плотность смазки меньше плотности бурового раствора. Повышается эффективность бурения с отбором керна. 1 ил.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к средствам для отбора керна.

Известна шаровая подвеска для двойного керноотборного снаряда [Князев И. К. Бурильщику об отборе керна. М.: Недра, 1981, с. 34, рис. 18], содержащая радиально-упорный подшипник, верхнюю и нижнюю полумуфты и разгрузочный шаровой клапан.

Недостатками данной конструкции являются низкая нагрузочная способность, разрушение подшипника абразивным буровым раствором и, как следствие, низкие показатели выноса и сохранности керна.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому устройству является узел подшипниковой подвески для двойного керноотборного снаряда [Авторское свидетельство СССР, 1810480, кл. Е 21 В 25/00, 1993], включающий нижний и верхний упорные подшипники, верхнюю и нижнюю полумуфты, связанные стволом, и сбросовый разгрузочный шаровой клапан.

Недостатками данной конструкции являются неспособность воспринимать радиальные нагрузки, разрушение подшипников абразивным буровым раствором, низкие показатели выноса и сохранности керна.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение выноса и сохранности керна.

Технический результат состоит в увеличении нагрузочной способности подвески, предотвращении разрушения подшипников буровым раствором.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в известной подшипниковой подвеске для двойных керноотборных снарядов, включающей верхний и нижний упорные подшипники, верхнюю и нижнюю полумуфты, связанные стволом, и сбросовый разгрузочный шаровой клапан, в отличие от прототипа подшипниковый узел снабжен радиальным подшипником, размещенным ниже упорных подшипников, и верхним узлом герметизации, выполненным в виде цилиндрических проточек с уплотнительными кольцами на внешней поверхности головки ствола, ствол соединен с нижней полумуфтой через подшипниковый узел посредством цилиндрической гайки, выполненной в виде поршня с эластичной шайбой в верхней части, и фиксаторами в нижней части, в нижней полумуфте на внешней боковой поверхности размещена цилиндрическая проточка, в которой установлена эластичная шайба, эластичные шайбы выполнены из антифрикционного материала, а во внутренних полостях подшипникового узла между наружной поверхностью ствола, внутренней поверхностью верхней полумуфты и торцевой поверхностью цилиндрической гайки размещена пластичная смазка, причем ее плотность меньше плотности бурового раствора.

Таким образом, по наличию отличительных признаков можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

Изобретение позволяет решить насущную проблему геологии - повышение представительности кернового материала, а также значительно увеличить межремонтный период двойных керноотборных снарядов. На основании изложенного можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "изобретательский уровень".

На чертеже изображен продольный разрез предлагаемой подшипниковой подвески в компоновке керноприемника керноотборного снаряда.

Подшипниковая подвеска содержит верхнюю полумуфту 1, сбросовый разгрузочный шаровой клапан 2, ствол 3, верхний 4 и нижний 5, упорные подшипники, радиальный подшипник 6, верхнюю 7 и нижнюю 8 шайбы, цилиндрическую гайку 9, фиксаторы 10 и нижнюю полумуфту 11. В верхней полумуфте 1 имеется внутренняя резьба для соединения с регулировочным винтом 12, посредством которого полумуфта 1 жестко соединяется с корпусом керноотборного снаряда, в нижней полумуфте 11 выполнена внутренняя резьба для соединения с керноприемной трубой 13. Ствол 3 установлен в верхней полумуфте 1, на нем на подшипниках качения 4, 5, 6 монтируется нижняя полумуфта 11. Крепление подшипников 4, 5, 6 на стволе 3 осуществляется цилиндрической гайкой 9, которая стопорится фиксаторами 10. В головке ствола 3 выполнены цилиндрические проточки, в которых размещены уплотнительные кольца 14, упруго взаимодействующие с внутренней поверхностью верхней полумуфты 1 и образующие верхний узел герметизации, в цилиндрической проточке на внешней боковой поверхности нижней муфты 11 установлена эластичная шайба 15, в цилиндрической проточке цилиндрической гайки 9 установлена эластичная шайба 16, причем расположены они в одной плоскости. Во внутренней полости подшипникового узла между наружной поверхностью ствола 3, внутренней поверхностью верхней полумуфты 1 и торцевой поверхностью цилиндрической гайки 9 размещена пластичная смазка, плотность которой меньше плотности бурового раствора (например, солидол марки УС-2), полость ограничена эластичными шайбами 15, 16, защищающими полость от пыли и грязи при хранении и предотвращающими выпадение пластичной смазки при сборке керноотборного снаряда.

Подшипниковую подвеску для двойного керноотборного снаряда собирают и используют следующим образом.

В верхнюю полумуфту 1 устанавливают ствол 3 с предварительно установленными уплотнительными кольцами 14, седло 17 сбросового разгрузочного клапана 2 и закрепляют регулировочным винтом 12 (или специальным наголовником). Полумуфту 1 расположить вертикально, регулировочным винтом 12 (специальным наголовником) вниз, на ствол 3 устанавливается обойма и сепаратор с шариками верхнего упорного подшипника 4. На внешней поверхности нижней полумуфты 11 устанавливается пластичная шайба 15. В гнезда нижней полумуфты 11 запрессовываются обоймы верхнего 4 и нижнего 5 упорных подшипников, на ствол 3 установить нижнюю полумуфту 11, затем устанавливается сепаратор с шариками и вторая обойма нижнего упорного подшипника 5, устанавливается верхняя шайба 7, запрессовывается радиальный подшипник 6, устанавливается нижняя шайба 8. Полость между стволом 3 и нижней полумуфтой 11 заполняется пластичной смазкой. На ствол 3 навинчивают цилиндрическую гайку 9 с предварительно установленной пластичной шайбой 16, при этом гайка, действуя как поршень, продавливает смазку в полость подшипникового узла, излишки смазки выдавливаются через зазор между поверхностями нижней 11 и верхней 1 полумуфт, отжимая пластичную шайбу 15. Закрепленная на стволе 3 цилиндрическая гайка 9 стопорится фиксаторами 10.

На буровой, перед использованием, проверяют наличие седла 17, смазки в полости подшипникового узла, легкость вращения нижней полумуфты 11 относительно верхней полумуфты 1. Подшипниковую подвеску закрепляют в керноотборном снаряде.

На колонне бурильных труб керноотборный снаряд спускают в скважину с заполнением полости бурильной колонны буровым раствором. По мере спуска керноотборного снаряда увеличивается гидростатическое давление столба бурового раствора, благодаря эластичным шайбам 15, 16 давление в полости подшипникового узла будет соответствовать давлению в скважине, при этом пластичная смазка не будет выдавливаться в скважину буровым раствором, так как ее плотность меньше плотности бурового раствора. После спуска керноотборного снаряда на забой, промывают внутреннюю полость керноприемника, затем опускают сбросовый разгрузочный шаровой клапан 2, после посадки его в седло 17 приступают к бурению с отбором керна. Бурение производят вращением корпуса керноотборного снаряда с промывкой забоя и созданием нагрузки на бурильную головку частью веса бурильной колонны. При этом наличие в подшипниковой подвеске двух упорных подшипников 4, 5 устраняет вращение керноприемной трубы 13 при любом соотношении между ее весом и силой трения, возникающей при движении керна в осевом направлении, так как верхний упорный подшипник 4 воспринимает осевое усилие, направленное вверх и равное по величине силе трения, возникающей между керном и внутренней поверхностью керноприемной трубы 13, нижний упорный подшипник 5 воспринимает осевое усилие, направленное вниз и равное весу секций керноприемных труб. Радиальный подшипник 6 воспринимает поперечную нагрузку, обеспечивая нормальную работу упорных подшипников 4, 5, а следовательно, и долговечность подшипниковой подвески, этому способствует и смазка подшипников солидолом, предотвращая их разрушение абразивным буровым раствором. Эластичные шайбы 15, 16, выполненные из антифрикционного материала, легко скользят по внутренним поверхностям полумуфт 1, 11.

Обеспечение неподвижности керноприемных труб 13 относительно вращающегося корпуса керноотборного снаряда предотвращает разрушение керна слабых пород в процессе заполнения керноприемника, что повышает представительность и сохранность кернового материала.

По окончании бурения и подъема двойного керноотборного снаряда на поверхность проверяют состояние седла 17 сбросового разгрузочного клапана 2, при обнаружении следов промыва его заменяют, проверяют наличие смазки в подшипниковом узле, при необходимости добавляют смазку.

Формула изобретения

Подшипниковая подвеска для двойного керноотборного снаряда, включающая подшипниковый узел, состоящий из верхнего и нижнего упорных подшипников, верхней и нижней полумуфты, связанных стволом, соединенным с нижней полумуфтой, и сбросовый разгрузочный шаровой клапан, отличающаяся тем, что подшипниковый узел снабжен радиальным подшипником, размещенным ниже упорных подшипников, и верхним узлом герметизации, выполненным в виде цилиндрических проточек с уплотнительными кольцами на внешней поверхности головки ствола, ствол соединен с нижней полумуфтой через подшипниковый узел посредством цилиндрической гайки, выполненной в виде поршня с эластичной шайбой в верхней части и фиксаторами в нижней части, в нижней полумуфте на внешней боковой поверхности выполнена цилиндрическая проточка, в которой установлена эластичная шайба, эластичные шайбы выполнены из антифрикционного материала, а во внутренних полостях подшипникового узла между наружной поверхностью ствола, внутренней поверхностью верхней полумуфты и торцевой поверхностью цилиндрической гайки размещена пластичная смазка, причем ее плотность меньше плотности бурового раствора.

РИСУНКИ

Рисунок 1