Буровой снаряд

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советсниз

Социалистических

Республнн

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 120881 (21) 3330535/22 03 (313 М Кл с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

E 21 В 25702

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 622.24 053 (088. 8) Опубликовано 30.1282. Бюллетень № 48

Дата опубликования описания 03.01.83

И.С.Калинин, В.Д.Пронюшкин, A.Ï.Ïðîíêèí и B.Â.Ãðèãîðüåâ

/ (72) Авторы изобретения

Московский ордена Трудового Красного

Знамени геологоразведочный институт им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (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 1 ).

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

Кроме того, после каждого подъема снаряда на забое, как правило, остается столбик керна в связи с ненадежностью удерживающих его устройств или несвязанностью грунтов, на который устанавливается и затем расклинивается 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 к отступлению снаряда от забоя и, 985249 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 кайат Р2 3 .

Известен также буровой снаряд, содержащий породоприемный стакан с 10 башмаком, механизм закрепления стакана в обсацных трубах в рабочем положении, подвижный груз и тяговый канат (2 3

Снаряд работает следующим образом.

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. Затем тяговому канату придают слабину, при этом подвижный груз под действием собственного веса опускается и с свбйм конусом расширяет подпружинейные рычаги или пальцы в проточку обсадных труб. После этого осуществляют одновременное погружение обсадных труб и снаряда в породу. По наполнении породоприемного стакана керном канату придают натяжение, поднимают подвижный груз, при этом рычаги или пальцы освобождаются, затем снаряд извлекают на поверхность.

Недостатком этого снаряда является низкая эффективность в связи с З5 невозможностью его закрепления в нижней части обсадной колонны при наличии керна в трубах. После подъема снаряда из скважины на забое обычно остается столбик керна, осо- 40 бенно при бурении в рыхлых породах вибрационным и ударным способами.

При спуске снаряда в скважину он садится на оставшийся столбик породы, механизм закрепления (подпружинен- 4 ные рычаги или пальцы) будет находиться выше проточки в обсадных трубах на высоту оставшегося керна.

При этом подвижный груз не может опуститься вниз и раскрепить снаряд в рабочем положении, 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 спуска-подъемные операции снаряда и чистку скважины тратится значительное время, что приводит к снижению производительности буровых работ.

Кроме того, в процессе бурения иногда породоприемный стакан оказывается прихваченнымпородой и за- 65 клинивается 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.

Бель 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 ци-. линдрической головкой на нижней части, жестко связанного с механизмом закрепления стакана и размещенного в направляющем цилиндре с возможностью взаимодействия нижнего торца" головки 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 скважийу 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 b 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 15, 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, устанав985249 ливают 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 обсад. ных 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 рроточ

ke 23 обсадных труб 22 ведет к значительному увеличению усилия на тяговом канате, достигающего нескольких сот килограмм, что позволяет с поверхности контролировать установку сна- 15 ряда в рабочее положение.

Затем обсадные трубы 22 вместе с буровым снарядом вибрационным или ударным способом погружают в породу на глубину, зависящую от геологи- Щ ческих целей и физико — механических свойств пород(не более, чем на длину породоприемного стакана 1).

На этом рейс бурения заканчивают и осуществляют подъем бурового снаряда. Для этого тяговым канатом 20 приподнимают втулку 15, из вырезов 16 которой выступают раскрытые защелки

13, Втулка 15 своими скошенными краями 17 снизу нажимает на защелки 13 и утапливает их, преодолевая сопротивление пружины 14. Палец 18 втулки

15 движется в вырезе 11 штока 10, упирается в его верхнюю часть 19 и поднимает ударник b. 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 4S находиться выше проточки 23 на высоту оставшегося столбика керна.

При этом невозможно совместное погружение обсадных труб 22 и бурового снаРяда и для установления послед него 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 5 направляющего цилиндра 4. Затем ослабляют тяговый канат 20 и осуществляют свободное сбрасывание механизма раскрепления снаряда и ударника 6. Нижний торец

8 головки 7 ударника b наносит уда- 60 ры сверху по наковальне 3, а башмак

2 породоприемного стакана 1 в результате этого разрушает оставшийся столбик породы 24 и внедряется в него до тех пор, пока не упрется в 65 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 обсадных труб 22, последний устанавливается в рабочее положение (фиг.1).. Затем обсадные 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 b и верхней частью 9 головки 7 снизу наносят удары по крышке 5 направляющего цилиндра 4 до тех пор, пока прихваченный породоприемный стакан 1 не освободится от заклинившей его породы.

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

При последующих рейсах спуск бУРо вого 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 подъема всей обсадной колонны при заклинивании породоприемного стакана, предотвращение необходимости чистки скважины при неполном извлечении кер. .на, увеличение времени чистого буре- ,ния, уменьшение затрат физического труда на спуско-подъемные и вспомогательные операции; повышение достоверности получаемой геологической информации, увеличение производительности труда при бурении, снижение себестоимости буровых работ.

Формула изобретения

Буровой снаряд, содержащий породоприемный стакан с башмаком, механизм закрепления стакана в обсадных трубах в рабочем положении, подвижный груз и тяговый канат, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью ловы-, шения 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 Размещен985249 ного в направляющем цилиндре с возможностью взимодействия нижнего торца головки ударника с наковальней, а верхнего торца — с крышкой направляющего цилиндра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 692964, кл. E 21 В 1/06, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

9 105761,кл. E 21 В 25/02, 1955 (прототип).