Гідроударний буровий снаряд

1 Гідроударний буровий снаряд, який включає пдроударник, зв'язаний з зовнішньою і внутрішньою колонковими трубами, зазор між якими з'єднаний з каналом відводу робочої рідини з пдроударника і отворами - з навколишнім середовищем, і башмак з керноприймачем, який відрізняється тим, що одна з колонкових труб виконана рухливою з можливістю поздовжнього переміщення відносно іншої, котра своєю верхньою частиною жорстко зв'язана з пдроударником, а нижньою з'єднана з башмаком, на якому виконана опорна поверхня для рухливої колонкової труби 2 Гідроударний буровий снаряд по пункту 1, який відрізняється тим, що башмак виконаний рухливим з можливістю поздовжнього переміщення відносно з'єднаної з ним колонкової труби, при цьому на башмаку і колонковій трубі встановлені обмежувачі ходу башмака Винахід стосується гірничої промисловості, а саме технічних засобів буріння підводних свердловин на шельфі і може бути використаний для відбору проб ґрунтів у нескельних донних відкладеннях Відомий гідроударний буровий снаряд установки ПУВБ-150 для однорейсового буріння свердловин (Шелковников И Г, Лукошков А В Технические средства подводного разведочного бурения и опробования - Л ЛГУ, 1979 - с 139141, рис 72, г), який включає пдроударник, колонкову трубу, жорстко з'єднану з пдроударником і башмаком з кернорвачем Пристрій працює таким чином При роботі пдроударника під дією ударів відбувається заглиблення колонкової труби в ґрунт, при цьому башмак забезпечує руйнування ґрунту на вибої свердловини По закінченні рейса буровий снаряд витягається зі свердловини судновою лебідкою Керн у колонковій трубі вдержується за допомогою кернорвача Цей гідроударний буровий снаряд має недолік, обумовлений тим, що при заглибленні у породу колонкова труба контактує з породою як по внутрішній, так і по ЗОВНІШНІЙ поверхні Це обумовлює зростання сил тертя при заглибленні і призводить до зменшення глибини буріння і потребує застосування суднових лебідок більшої вантажопідйомності Найбільш близьким аналогом до винаходу, що заявляється, є гідроударний буровий снаряд для однорейсового буріння свердловин (Применение погружных автономных установок для однорейсового бурения подводных скважин / Калиниченко О И , Коломоец А В , Квашин Е В и др // Обзор ВИЭМС - М , 1988 - с 31-33), який включає пдроударник, жорстко з'єднані з ним зовнішню і внутрішню колонкові труби, зазор між якими зв'язаний з каналом відводу робочої рідини з пдроударника і отворами з навколишнім середовищем, і башмак з кернорвачем, з'єднаний з колонковими трубами Пристрій працює таким чином При роботі пдроударника під дією ударів відбувається заглиблення колонкових труб в ґрунт, при цьому башмак забезпечує руйнування ґрунту на вибої свердловини Проба ґрунту при цьому поступає у внутрішню колонкову трубу Робоча рідина з пдроударника подається у зазор між колонковими трубами і далі у свердловину для розмивання її стінок, що знижує сили тертя по ЗОВНІШНІЙ поверхні зовнішньої колонкової труби при заглибленні і призводить до зниження зусилля, потрібного для витягання снаряду зі свердловини, та дає можливість підвищити глибину буріння По закінченні рейса буровий снаряд витягається зі свердловини судновою лебідкою Керн у внутрішній колонковій трубі вдержується за допомогою кернорвача о 00 ю 59802 Ознаки найближчого аналогу, які збігаються з ознаками винаходу, що заявляється пдроударник, зв'язаний з зовнішньою і внутрішньою колонковими трубами, зазор між якими з'єднаний з каналом відводу робочої рідини з пдроударника і отворами - з навколишнім середовищем, і башмак з кернорвачем Цей буровий снаряд має недолік, обумовлений тим, що при роботі ударний імпульс бійка пдроударника передається на дві колонкові труби, сумарна маса яких велика Таким чином, коефіцієнт передачі енергії удару у цій конструкції знижується Його зменшення призводить до зниження заглиблення башмака в грунт під дією одиничного удару і як наслідок - до зниження механічної швидкості буріння, а також до зниження глибини буріння, оскільки зменшується енергія, яка витрачається на подолання зусиль опору зі сторони ґрунту Тому для підвищення коефіцієнту передачі енергії удару потрібно значно збільшувати масу бійка пдроударника, а це потребує збільшення його приводної потужності і, як наслідок, застосування більш потужного обладнання для приводу бурового снаряда В основу винаходу поставлена задача вдосконалення гідроударного бурового снаряда, в якому, за рахунок забезпечення передачі ударного імпульсу пдроударника тільки на одну колонкову трубу і використання додаткового удару по башмаку другою колонковою трубою, досягається підвищення механічної швидкості і глибини однорейсового буріння свердловин Поставлена задача вирішується тим, що у відомому пдроударному буровому снаряді, який включає пдроударник, зв'язаний з зовнішньою і внутрішньою колонковими трубами, зазор між якими з'єднаний з каналом відводу робочої рідини з пдроударника і отворами - з навколишнім середовищем, і башмак з кернорвачем, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, одна з колонкових труб виконана рухливою з можливістю поздовжнього переміщення відносно іншої, котра своєю верхньою частиною жорстко зв'язана з пдроударником, а нижньою з'єднана з башмаком, на якому виконана опорна поверхня для рухливої колонкової труби Доцільно виконання башмака рухливим з можливістю поздовжнього переміщення відносно з'єднаної з ним колонкової труби, при цьому на башмаку і колонковій трубі встановлені обмежувачі ходу башмака Виконання однієї з колонкових труб рухливою з можливістю поздовжнього переміщення відносно іншої, котра своєю верхньою частиною жорстко зв'язана з пдроударником, а нижньою з'єднана з башмаком, дозволяє забезпечити передачу ударного імпульсу пдроударника тільки на одну колонкову трубу, що обумовлює збільшення механічної швидкості і глибини однорейсового буріння свердловини Виконання на башмаку опорної поверхні для рухливої колонкової труби дозволяє наносити додаткові удари по башмаку другою колонковою трубою в процесі роботи гідроударного бурового снаряду, що обумовлює при інших рівних умовах збільшення механічної швидкості і глибини однорейсового буріння свердловини Виконання башмака рухливим з можливістю поздовжнього переміщення відносно з'єднаної з ним колонкової труби, дозволяє при ударах рухливою колонковою трубою додатково заглиблювати башмак в ґрунт, тому що у цьому випадку ці удари сприймає тільки башмак малої маси, а не вся система "башмак - з'єднана з ним колонкова труба пдро-ударник" з великою масою При цьому встановлення на башмаку і колонковій трубі обмежувачів ходу башмака перешкоджає відриву рухливого башмака від колонкової труби при ПІДЙОМІ снаряду Зазначені ознаки складають суть винаходу, тому що є необхідними і достатніми для досягнення технічного результату Суть винаходу пояснюється рисунком, де на фіг 1 показаний загальний вид пдро-ударного бурового снаряда, на фіг 2 - схема виконання рухливого башмака, на фіг 3 - схема роботи гідроударного бурового снаряду в процесі відбору проби, а на фіг 4 - схема роботи нижньої частини гідроударного бурового снаряду з рухливим башмаком в процесі відбору проби До складу гідроударного бурового снаряда входить пдроударник 1, жорстко з'єднаний з верхньою частиною внутрішньої колонкової труби 2 Зовнішня колонкова труба 3 встановлена концентричне відносно пдроударника 1 і колонкової труби 2 виконана рухливою з можливістю поздовжнього переміщення відносно внутрішньої колонкової труби 2, яка своєю нижньою частиною з'єднана з башмаком 4 В башмаку 4 встановлено кернорвач 5 і виконана опорна поверхня 6 для рухливої колонкової труби 3 Зазор 7 між колонковими трубами 2 і 3 зв'язаний з каналом 8 відводу робочої рідини з пдроударника 1 і отворами 9-з навколишнім середовищем В башмаку 4 виконані дренажні канали 10 При виконанні різновиду гідроударного бурового снаряду з рухливим башмаком 4 на внутрішній колонковій трубі 2 і башмаку 4 встановлені обмежувачі 11 і 12 При цьому бажано, щоб у внутрішній колонковій трубі був вставлений еластичний керноприймач 13, який запобігає попаданню часток керна між обмежувачем 12 і колонковою трубою 2 Гідроударний буровий снаряд працює таким чином На дно моря гідроударний буровий снаряд може спускатися як на бурильних трубах, так і у складі автономних установок підводного буріння При постановці на дно моря зовнішня колонкова труба 3 знаходиться на опорній поверхні 6 башмака 4 Потім В пдро-ударник 1 подається робоча рідина Під ДІЄЮ ударного імпульсу пдроударника, направленого вниз, внутрішня колонкова труба 2 разом з башмаком 4 заглиблюється в ґрунт Оскільки ЗОВНІШНЯ колонкова труба 3 виконана рухливою відносно колонкової труби 2, то вона не сприймає ударний імпульс, а при заглибленні башмака 4 в ґрунт починає рухатися вниз під дією власної ваги і наносить додатковий удар по опорній поверхні 6 башмака 4, заглиблюючи його в грунт Далі цикл роботи повторюється 59802 При роботі пдроударного бурового снаряду робоча рідина, яка виходить з пдроударника 1, подається по каналу 8 в зазор 7 і далі через отвори 9 в свердловину Це призводить до розмиву стінок свердловини, що різко знижує сили тертя по ЗОВНІШНІЙ поверхні пдроударного бурового снаряду Коли зовнішня колонкова труба 3 рухається вниз, то рідина виходить в свердловину по дренажним каналам 10, запобігаючи попаданню ґрунту між торцем колонкової труби 2 і опорною поверхнею 6 При заглибленні снаряду в ґрунт рідина з внутрішньої колонкової труби витискується в ЗОВНІШНІЙ простір, наприклад, через зворотний клапан Після заглиблення пдроударного бурового снаряду на задану глибину відключають подачу рідини у пдроударник 1 і снаряд підіймають на поверхню При цьому керн у внутрішній колонковій трубі вдержується кернорвачем 5 При застосуванні конструктивної схеми з рухливим башмаком (фіг 4) пдроударний буровий снаряд працює таким чином При постановці на дно моря зовнішня колонкова труба 3 знаходиться на опорній поверхні 6 башмака 4, а внутрішня колонкова труба 2 опирається на башмак 4 обмежувачем 11 Потім В пдроударник 1 подається робоча рідина Під ДІЄЮ ударного імпульсу пдроударника, направленого вниз, внутрішня колонкова труба 2 разом з башмаком 4 заглиблюється в ґрунт Оскільки ЗОВНІШНЯ колонкова труба 3 виконана рухливою відносно колонкової труби 2, то вона не сприймає ударний імпульс, а при заглибленні башмака 4 в ґрунт починає рухатися вниз під дією власної ваги і наносить додатковий удар по опорній поверхні 6 башмака 4, заглиблюючи його в ґрунт При цьому башмак 4 рухається незалежно від колонкової труби 2, яка відстає від нього Далі в залежності від частоти ударів може бути два варіанти роботи В першому випадку пдроударник генерує черговий ударний імпульс до контакту внутрішньої колонкової труби 2 з башмаком 4 Тоді колонкова труба 2 наздоганяє башмак 4 і наносить по ньому удар обмежувачем 11, під дією якого башмак заглиблюється в ґрунт В другому випадку колонкова труба 2 спочатку наздоганяє башмак 4 і наносить по ньому ще один додатковий удар, а тільки тоді пдроударник генерує черговий ударний імпульс, під дією якого башмак заглиблюється в ґрунт Далі цикл роботи повторюється При заглибленні снаряду в ґрунт керн поступає в еластичний керноприймач 13 При ПІДЙОМІ снаряду на поверхню керн вдержується у внутрішній колонковій трубі 2 кернорвачем 5, а башмак 4 вдержується обмежувачем 12 за обмежувач 11 Використання запропонованого пдроударного бурового снаряда дозволяє підвищити механічну швидкість і глибину однореисового буріння свердловин, за рахунок забезпечення передачі ударного імпульсу пдроударника тільки на одну колонкову трубу і використання додаткового удару по башмаку другою колонковою трубою ФІГ. 1 59802 6 2 З 13 12 11 Фіг. 4 Комп ютерна верстка Т Чепелєва Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності Львівська площа 8 м Київ МСП 04655 Україна ТОВ Міжнародний науковий комітет вул Артема 77 м Київ 04050 Україна