Гідроударний буровий снаряд

1. Гідроударний буровий снаряд, що має колонковий набір, який складається з зовнішньої і внутрішньої колонкових труб з башмаком і кернорвачем, і гідроударник із вхідним каналом для з'єднання з джерелом тиску через камеру розподільного перехідника, в якій встановлено поршень з 3 76868 4 судна, та значних розмірів вантажопідйомної систи до осипання стінок і зашламування свердловитеми, яка б була спроможна маніпулювати з цим ни, тому що подача рідини при цьому значно змеснарядом при спуску і підйомі. А це призводить до ншується і зменшується швидкість її течії в сверднеобхідності застосовувати великі судна, що значловині над буровим снарядом. Як наслідок в но підвищує вартість робіт по відбору проб. свердловині може виникнути прихват бурового Найбільш близьким аналогом до винаходу, що снаряда. заявляється, є гідроударний буровий снаряд [див. У винаході поставлена задача вдосконалення Деклараційний патент України №67161А "Гідроугідроударного бурового снаряду, в якому, за рахударний буровий снаряд" від 15.06.2004, бюл. №6], нок забезпечення можливості постійної подачі ріщо включає колонковий набір, який складається з дини в буровий снаряд при розмиві свердловини і зовнішньої і внутрішньої колонкових труб з башмавідборі проби, досягається постійна швидкість течії ком і кернорвачем, і гідроударник із вхідним канарідини в свердловині над буровим снарядом при лом для з'єднання з джерелом тиску через камеру різних режимах його роботи. розподільного перехідника, в якій встановлено Поставлена задача вирішується тим, що у віпоршень з осьовим каналом і сідлом під пусковий домому гідроударному буровому снаряді, що клапан, та каналом для відводу рідини, зв'язаним включає колонковий набір, який складається з зочерез блокувальний клапан із зазором між колонвнішньої і внутрішньої колонкових труб з башмаковими трубами, з'єднаним зі свердловиною, а з ком і кернорвачем, і гідроударник із вхідним канапорожниною внутрішньої колонкової труби через лом для з'єднання з джерелом тиску через камеру кільцевий золотник. розподільного перехідника, в якій встановлено Пристрій працює таким чином. Рідина, яка попоршень з осьовим каналом і сідлом під пусковий дається від джерела тиску в буровий снаряд, проклапан, та каналом для відводу рідини, зв'язаним ходить через осьовий канал поршня, закриває через блокувальний клапан із зазором між колонблокувальний клапан, відкриває кільцевий золотковими трубами, з'єднаним зі свердловиною, а ник, поступає в порожнину внутрішньої колонкової через кільцевий золотник - з порожниною внутріштруби і далі - на вибій свердловини. При цьому ньої колонкової труби, відповідно до винаходу, в породи вибою розмиваються і снаряд заглиблюрозподільному перехіднику розташовані дросельні ється в ґрунт. Після заглиблення бурового снаряду канали для зв'язку камери з навколишнім середона необхідну глибину подачу рідини припиняють і вищем, які перекриті бічною поверхнею поршня, блокувальний клапан з кільцевим золотником попри цьому поршень виконаний з можливістю одновертаються в початкове становище. Далі по шланчасного з'єднання джерела тиску з вхідним канагу скидають пусковий клапан, який сідає у сідло лом гідроударника та через дросельні канали - з поршня. Поршень рухається вниз і відкриває впуснавколишнім середовищем. Доцільно, щоб хоча б кний канал гідроударника. Рідина подається в гідодин з дросельних каналів був зв'язаний з вхідним роударник і він наносить удари, під дією яких відканалом гідроударника, при цьому в каналі для бувається заглиблення башмака колонкового відводу рідини встановлено зворотний клапан. набору в ґрунт і відбір проби. При цьому рідина, Запропоновані ознаки дозволяють забезпечияка відводиться з гідроударника, подається по ти постійну подачу рідини в гідроударний буровий зазору між колонковими трубами в свердловину і снаряд при розмиві свердловини і відборі проби, розмиває її стінки, що значно знижує сили тертя при цьому при розмиві свердловини вся рідина зовнішньої поверхні бурового снаряду об ґрунт. подається в гідроударний буровий снаряд, а при Подача рідини при цьому повинна бути значно відборі проби частина рідини подається в гідроуменша, ніж при розмиві свердловини, і тому блодарник, а частина викидається в свердловину над кувальний клапан і кільцевий золотник залишагідроударним буровим снарядом. ються в початковому стані, блокуючи попадання Зазначені ознаки складають суть винаходу, рідини в порожнину внутрішньої колонкової труби. тому що є необхідними і достатніми для досягненПо закінченні рейса снаряд витягається зі свердня технічного результату - забезпечення постійної ловини судновою лебідкою. Проба ґрунту вдержушвидкості течії рідини в свердловині над гідроудається у колонковому наборі кернорвачем. рним буровим снарядом при різних режимах його Ознаки найближчого аналогу, які збігаються з роботи. ознаками винаходу, що заявляється: колонковий Суть винаходу пояснюється кресленням, де на набір, який складається з зовнішньої і внутрішньої Фіг.1 показаний загальний вид гідроударного буколонкових труб з башмаком і кернорвачем, і гідрового снаряду, на Фіг.2 - гідроударний буровий роударник із вхідним каналом для з'єднання з снаряд при заглибленні у ґрунт без відбору проби, джерелом тиску через камеру розподільного переа на Фіг.3 - гідроударний буровий снаряд при відхідника, в якій встановлено поршень з осьовим борі проби, на Фіг.4 показана схема виконання каналом і сідлом під пусковий клапан, та каналом одного з дросельних каналів зв'язаним з вхідним для відводу рідини, зв'язаним через блокувальний каналом гідроударника, на Фіг.5 - гідроударний клапан із зазором між колонковими трубами, з'єдбуровий снаряд при заглибленні у ґрунт без відбонаним зі свердловиною, а через кільцевий золотру проби в випадку виконання одного з дросельник - з порожниною внутрішньої колонкової труби. них каналів зв'язаним з вхідним каналом гідроудаЦей гідроударний буровий снаряд має недолік, рника, а на Фіг.6 - гідроударний буровий снаряд який полягає в тому, що при розмиві свердловини і при відборі проби в випадку виконання одного з при відборі проби в снаряд потрібно подавати різдросельних каналів зв'язаним з вхідним каналом ну кількість рідини. При бурінні в сипучих нестійких гідроударника. породах в процесі відбору проби це може призвесДо складу гідроударного бурового снаряду 5 76868 6 входять колонковий набір, який складається з зовВідбирання проби з глибини, яка перебільшує нішньої і внутрішньої колонкових труб 1 і 2 з башдовжину колонкового набору здійснюється у такій маком 3 і кернорвачем 4, і гідроударник із вхідним послідовності. каналом 5 для з'єднання з джерелом тиску і канаСпочатку здійснюється попереднє буріння без лом 6 для відводу рідини, зв'язаним кільцевим відбору проби. зазором між корпусом 7 гідроударника і його кожуВід джерела тиску, яке знаходиться на борту хом 8, каналом 9 у нижньому ковадлі 10 і каналом судна, у гідроударний буровий снаряд подається 11 із зазором між колонковими трубами 1 і 2, з'єдрідина, яка через отвір 32, осьовий канал 28 у понаним зі свердловиною отворами 12. Гідроударник ршні 27, камеру 26, отвір 34, кільцевий зазор між складається також з верхнього ковадла 13 і клакорпусом 7 і кожухом 8, канали 9 і 11, зазор між панної коробки 14, між якими встановлено циліндр колонковими трубами 1 і 2 та отвори 12 виходить у 15. У циліндрі 15 встановлено поршень 16, з'єднанавколишнє середовище. Підвищуючи подачу ріний з бойком 17. В поршні 16 встановлений випусдини, домагаються того, що під дією швидкісного кний клапан 18, зафіксований пальцем 19, з прунапору рідини і перепаду тиску на блокувальному жиною 20. Випускний клапан 18 з'єднаний клапані 36, останній рухається вниз, стискаючи штовхальником 21 з впускним клапаном 22, який пружину 37, і перекриває прохід рідині у канал 11. встановлений у клапанній коробці 14 і виконаний При цьому рідина поступає у простір над кільцепідпружиненим. У нижньому ковадлі 10 встановвим золотником 38. За рахунок підвищення тиску лені всмоктувальний і нагнітальний насосні клапапри закриванні блокувального клапану 36 над кіни 23 і 24, які виконані підпружиненими. Над гідрольцевим золотником 38 останній рухається вниз, ударником розміщений розподільний перехідник стискаючи пружину 39. Цей рух здійснюється тому, 25 з камерою 26, в якій встановлений поршень 27 що порожнина 40 під кільцевим золотником 38 з осьовим каналом 28 і сідлом 29 для пускового постійно зв'язана каналом 11 з зазором між колонклапана 30. Поршень 27 зафіксований штифтами ковими трубами 1 і 2, з'єднаними з навколишнім 31 у своєму крайньому верхньому положенні. Касередовищем або свердловиною, отже тиск рідини мера 26 має отвори 32, 33, 34, які, відповідно, під кільцевим золотником 38 буде значно нижчим, з'єднані з джерелом тиску, вхідним каналом 5 гідніж над ним. Коли кільцевий золотник 38 відкриє роударника і з зазором між колонковими трубами 1 отвори 41, то рідина через них поступає у порожі 2. Отвір 33 перекритий бічною поверхнею поршня нину внутрішньої колонкової труби 2 і через кер27. В камері 26 під поршнем 27розташована пробнорвач 4 - на вибій свердловини, розмиваючи пока 35. Над каналом 11 встановлений блокувальроди. Це забезпечує можливість заглиблення ний клапан 36, який спирається на пружину 37. У гідроударного бурового снаряду у ґрунт без відбоцентральному отворі блокувального клапана 36 ру проби. Гідроударник при цьому заблокований, встановлено кільцевий золотник 38, який спираоскільки отвір 33 камери 26, з'єднаний з вхідним ється на пружину 39. Порожнина 40 під кільцевим каналом 5 гідроударника, перекритий поршнем 27. золотником 38 зв'язана з зазором між колонковими Для більш вільного проходу рідини через кернортрубами 1 і 2 каналом 11. Кільцевий золотник 38 вач 4 у останньому можуть бути виконані додаткоперекриває отвори 41, з'єднані з порожниною внуві щілини або отвори (не показані), наявність яких трішньої колонкової труби 2. не позначиться на його роботі при вдержанні проВ розподільному перехіднику 25 між камерою би по закінченні буріння. 26 і навколишнім середовищем розташовані дроПісля того, як гідроударний буровий снаряд сельні канали 42, перекриті бічною поверхнею досягне потрібної глибини відбору проби, подачу поршня 27. В дросельних каналах установлені рідини від джерела тиску припиняють. Оскільки втулки 43. тиск у системі падає, то кільцевий золотник 38 і При виконанні різновиду гідроударного буроблокувальний клапан 36 під дією пружин, відповідвого снаряду хоча б з одним дросельним каналом, но, 39 і 37 займають свої крайні верхні положення, зв'язаним з вхідним каналом гідроударника, (Фіг.4) закриваючи отвори 41 і перекриваючи, таким чидросельний канал 44 в розподільному перехіднику ном, доступ рідині у порожнину внутрішньої колон25 між камерою 26 і навколишнім середовищем кової труби 2. з'єднаний з вхідним каналом 5 гідроударника. В Далі, по лінії, що з'єднує джерело тиску з гідньому також установлена втулка 45. При цьому в роударним буровим снарядом (бурильні труби, каналі 6 для відводу рідини встановлено зворотнагнітальний шланг), скидається пусковий клапан ний клапан 46. 30 і знов вмикається подача рідини. Після посадки Гідроударний буровий снаряд працює таким пускового клапана 30 у сідло 29 поршня 27 тиск у чином. Він спускається з борта судна і встановлюсистемі зростає настільки, що штифти 31 зрізається на дні у вертикальному положенні, наприються. Поршень 27 переміщується у крайнє нижнє клад за допомогою бурильної колони або стабіліположення, при цьому пробка 35 перекриває осьозуючої опори (коли його включають до складу вий канал 28. Таким чином, отвір 33 камери 26, заглибної бурової установки). При цьому пусковий зв'язаний з вхідним каналом 5 гідроударника, з'єдклапан 30 відсутній. Поршень 27 займає своє нується з джерелом тиску, а отвір 34, зв'язаний з крайнє верхнє положення у камері 26 розподільнозазором між колонковими трубами 1 і 2 роз'єднуго перехідника 25, у якому він зафіксований штифється з останнім. Одночасно камера 26 через дротами 31. Отвір 33 перекритий бічною поверхнею сельний канал 42 з'єднується з навколишнім серепоршня 27. Блокувальний клапан 36 і кільцевий довищем. золотник 38 займають крайнє верхнє положення В залежності від поперечних розмірів дросепід дією пружин, відповідно, 37 і 39. льного каналу 42 і отвору втулки 43, які визнача 7 76868 8 ють гідравлічний опір між камерою 26 і навколишв порожнині внутрішньої колонкової труби 2 здійснім середовищем, одна частина рідини від джеренюється зворотне промивання. При ході бойка 17 ла тиску поступає в навколишнє середовище, а вгору через всмоктувальний канал 23 рідина наддруга частина рідини поступає у гідроударник чеходить з колонкової труби 2 під шток бойка 17. При рез вхідний канал 5. Тому при відборі проби в гідході бойка 17 вниз рідина через нагнітальний нароударний буровий снаряд можна подавати таку ж сосний клапан 24 викидається в свердловину. кількість рідини, як і при бурінні свердловини розПри роботі гідроударника подача рідини в гідмивом без відбору проби. Для цього тільки необроударник повинна бути такою, щоб витрата рідихідно підібрати поперечні розміри дросельного ни через блокувальний клапан 36 була значно каналу 42 і отвору втулки 43 в залежності від співменшою, ніж потрібна для закривання блокувальвідношення подачі рідини в гідроударний буровий ного клапану 36 при розмиві порід на вибої свердснаряд і гідроударник. ловини. Таким чином, в процесі відбору проби По зазору між корпусом 7 і циліндром 15 вона блокувальний клапан 36 і кільцевий золотник 38 надходить під поршень 16, здійснюючи його підзостаються у своїх крайніх верхніх положеннях, і йом. При цьому рідина з надпоршневої порожнини рідина, що перетікає з каналу 9 в канал 11, не поциліндра 15 витісняється по каналу клапанної копадає у порожнину внутрішньої колонкової труби 2 робки 14 і канал 6 для відводу рідини у зазор між і не порушує пробу. кожухом 1 і корпусом 7 і, далі, каналами 9 і 11 - у У випадку, коли потрібно відібрати пробу з зазор між колонковими трубами 1 і 2, і через отвоверхнього шару ґрунту, буріння без відбору керну ри 12 вона надходить у свердловину вище башмане здійснюється, а в снаряд відразу після його ка 3, розмиваючи стінки свердловини, що знижує спуску на дно моря скидають пусковий клапан 30 і сили тертя по зовнішній поверхні гідроударного подають рідину в снаряд. Подальша робота прибурового снаряду. Потоки рідини, які виходять з строю аналогічна. отворів 12 і втулки 43 складаються над гідроударПри застосуванні різновиду конструктивної ним буровим снарядом і, таким чином, забезпечусхеми з виконанням хоча б одного з дросельних ється постійна швидкість течії рідини в свердловиканалів зв'язаним з вхідним каналом 5 гідроударні над гідроударним буровим снарядом при різних ника (Фіг.4-6) гідроударний буровий снаряд прарежимах його роботи. цює таким чином. Поршень 16, рухаючись вгору, стискає пружиПри бурінні без відбору проби рідина циркуну 20, оскільки клапанна група (впускний і випусклює так само, як і в снаряді без зв'язку дросельноний клапани 22 і 18) утримується у вихідному пого каналу з вхідним каналом гідроударника. Але ложенні за рахунок тиску рідини на впускний додатково зворотний клапан 46 блокує можливість клапан 22. Дійшовши до випускного клапана 18, перетікання рідини у навколишнє середовище чепоршень 16 наносить по ньому удар. За рахунок рез канал 6, клапан 22, дросельний канал 44 і втуудару, сили стиснутої пружини 20 і часткового спілку 45. льного ходу з поршнем 16 випускний клапан 18 При відборі проби рідина циркулює так само, закриється (перекриє канали в клапанній коробці як і в снаряді без зв'язку дросельного каналу з 14), а впускний клапан 22 відкриється, оскільки вхідним каналом гідроударника, з тією різницею, обидва клапани зв'язані штовхальником 21. Рідина що одна частина рідини від джерела тиску поступочинає надходити у верхню порожнину циліндра пає в навколишнє середовище через дросельні 15. У момент перестановки клапанної групи бойок канали 42 і 44 та втулки 43 і 45, а друга частина 17 завдає удару по верхньому ковадлу 13. В міру рідини поступає у гідроударник через вхідний канадходження рідини у верхню порожнину циліндра нал 5. Тому при відборі проби в гідроударний бу15 поршень 16 і бойок 17 пересуваються вниз, ровий снаряд подається така ж кількість рідини, як тому що робоча площа поршня 16 зверху більша і при бурінні свердловини розмивом без відбору ніж знизу. Клапанна група зберігає своє верхнє проби. Для цього тільки необхідно підібрати попеположення за рахунок тиску рідини на випускний речні розміри дросельних каналів 42 і 44 та отвоклапан 18. Перестановка клапанів 18 і 22 у вихідне рів втулок 43 і 45 в залежності від співвідношення положення відбудеться після удару пальцем 19 по подачі рідини в гідроударний буровий снаряд і хвостовику клапана 18 і їх спільного ходу вниз. гідроударник. При цьому бойок 17 завдає удару по нижньому Застосування запропонованого винаходу доковадлу 10. Далі цикл роботи повторюється. зволяє досягти постійної швидкості течії рідини в Під дією ударів гідроударний буровий снаряд свердловині над буровим снарядом при різних заглиблюється в фунт башмаком 3, і проба надхорежимах його роботи за рахунок забезпечення дить у внутрішню колонкову трубу, віджимаючи в можливості постійної подачі рідини в буровий снасторони пелюстки кернорвача 4. В процесі буріння ряд при розмиві свердловини і відборі проби. 9 76868 10 11 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 76868 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601