Колонковый снаряд

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 6 5 в Е 2 О ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ СКОМУ СИИ ЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный ордена Ленина проектно- изыскательский и научно-исследовательский институт Гидропроект им. С. Я. Жука (53) 624.131.34 (088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР341936, кл. Е 21 В 7(24, 1969.2. Авторское свидетельство СССР791891, кл. Е 21 В 10(04, 1978 (прототип). (54) (57) 1. КОЛОНКОВЫЙ СНАРЯД, включающий цилиндрический двухстенный корпус с углублением во внутренней стенке, породоразрушаюший инструмент и керноломы, расположенные в нижней части междустенного пространства корпуса в пределах полуокружности, шарнирно соединен,801 048121 А ные тягами со штоками силовых цилиндров и установленные с возможностью перемешения вдоль наклонной поверхности клиньев, жестко скрепленных с корпусом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы колонкового снаряда при проходке скважин большого диаметра в скальных породах за счет повышения эффективности процесса скола керна, колонковый снаряд снабжен дополнительными керноломами, расположенными в верхней части междустенного пространства корпуса диаметрально противоположно основным керноломам.2. Снаряд по п. 1, отличающийся тем, что между керноломами и наклонной поверхностью клиньев установлены тела качения, а штоки силовых цилиндров подпружинены относительно корпуса.1 з.:б,:,. пп; относится к технике бурескважин, а именно к буровому инструменту для проходки скважин большого диаметра в скальных породах с извлечением керна. 5Известен колонковый бур для проходки скважин большого диаметра, содержащий приводной цилиндрический двухстенный корпус, снабженный породоразрушающим инструментом, рычажный механизм для подрезки и удержания керна, размещенный в междустенном пространстве корпуса, и силовые цилиндры, взаимодействующие с механизмом для подрезки и удержания керна 1.Недостатком колонкового бура является длительность процесса подрезки керна, приблизительно равная по продолжительности процессу бурения кольцевого забоя скважины. Кроме того, при заклинке хотя бы одного из керноподрезающих рычагов в подрезной щели керна в скважине создается аварийная ситуация. 20Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является колонковый снаряд, включающий цилиндрический двухстенный корпус с углублением во внутренней стенке, породоразрушаюший инструмент и керноломы, расположенные в нижней части междустенного пространства корпуса в пределах полуокружности, шарнирно соединенные тягами со штоками силовых цилиндров и установленные с воаможностью пе ремещения вдоль наклонной поверхности клиньев, жестко скрепленных с корпусом 12 Недостаток известного колонкового снаряда - малоэффективность процесса отделения керна, основанного на сдвиге вы- З 5 буренного столба керна от его целика керноломами, так как напряжения сдвига в большинстве крепких и очень крепких пород достигают значительных величин и требуют установки гидроцилиндров большого диа метра с большим давлением в гидросистеме. Кроме того, для получения максимальных усилий на керноломе, направленных перпендикулярно оси скважины, угол между наклонной плоскостью, по которой взаимодействуют керноломы и клинья, и вертикаль ной плоскостью должен быть минимальным, что может привести к заклинке керноломов, т.е. к аварийной ситуации.Цель изобретения - повышение надежности работы колонкового снаряда при проходке скважин большого диаметра в скальных породах за счет повышения эффективности процесса скола керна.Указанная цель достигается те, что колонковый снаряд, включающий цилиндрический двухстенный корпус с углублением во внутренней стенке, породоразрушающий инструмент и керноломы, расположенные в нижней части междустенного пространства корпуса в пределах полуокружности, ш,:.рнирно соединенные тягами со штоками силовых цилиндров и установленные с возможностью перемещения вдоль наклонной поверхности клиньев, жестко скрепленных с корпусом, снабжен дополнительными керноломами, расположенными в верхней части междустенного пространства корпуса диа. метрально противоположно основным керноломам.Кроме того, между керноломами и наклонной поверхностью клиньев установлены тела качения, а штоки силовых цилиндров подпружинены относительно корпуса,На фиг. 1 изображен предлагаемый колонковый снаряд, общий вид; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел 1 на фиг. 1,Колонковый снаряд состоит из двухстенного цилиндрического корпуса 1, снабженного по нижнему торцу шарошками 2 и подсоединенного к буровой колонне (не показана) с помощью переходника 3. В междустенном пространстве корпуса 1 выполнены проемы 4, в которых смонтированы силовые цилиндры 5, штоки 6 которых соединены шарнирно посредством тяг 7 с керноломами 8, установленными на клиньях 9 через ролики 10. Штоки 6 подпружинены относительно корпуса 1 при помощи пружин 11. Ряд цилиндров 5 с керноломами 8 установлен в одной полуокружности корпуса 1 с расположением керноломов в нижней части корпуса. В проемах второй, диаметрально противоположной полуокружности корпуса, гидроцилиндры расположены на уровне керноломов в первой полуокружности, а керноломы этих цилиндров размещены на уровне верхнего торца керна в конце рейса при бурении (фиг. 1). На уровне возможного места скола керна во внутренней стенке корпуса выполнено углубление 12. В нижней части переходника 3 (фиг. 3) установлен на пружине 13 клапан 14 с отверстиями 15, а в переходнике 3 имеются отверстия 16, сообщающиеся трубопроводом 17 с рабочей полостью силовых цилиндров 5, и отверстия 18, сообщающие подклапанную зону переходника с зоной 19, образованной стенками корпуса 1 и далее через каналы 20 (фиг. 2) с промывовочными отверстиями в шарошках 2. Нижнее положение кл а п а на - 21.Колонковый снаряд работает следующим образом.Опущенный в скважину на буровой колонне он приводится во вращение, при этом шарошки 2 образуют кольцевой забой. Промывочная жидкость поступает по буровой колонне при рабочем давлении в переходник 3 и далее через отверстия 15 и 18 - в зону 19, затем по каналам 20 - к промывочным отверстиям шарошек 2. Клапан 14 при этом находится в верхнем положении1048121 1716 енкинаКо рректорПодл исное ьЛ.Че Составите Техред И. Вере Тираж 603 осударственного м Изобретений ва, Ж - 35, Рау атентъ, г. Ужго. Мак а ренко Редактор С. ЛисинЗаказ 7887/37 ВНИИПИ Г по дел 113035, Моск илиал ППП Пкомитета СССР и открытий ская наб., д. 4 од, ул. Проектна и перекрывает отверстия 16, так как величина рабочего давления промывочной жидкости недостаточна для сжатия пружины 13. После того как керн выбурен примерно на высоту корпуса 1, вращение снаряда прекращают и промывочную жидкость подают при максимальном давлении, достаточном для сжатия пружины 13 и перевода клапана 14 в положение 21, при котором клапан открывает отверстия 16 и перекрывает отверстия 18. При положении 21 клапана 14 промывочная жидкость через трубопроводы 17 поступает в силовые цилиндры 5, расположенные по всей окружности корпуса снаряда, при этом штоки 6 всех силовых цилиндров через тяги 7 передают усилие на керноломы 8, которые, скользя по роликам 10, выдвигаются внутрь корпуса и передают усилия, развиваемые силовыми цилиндрами, на керн. Керноломы, расположенные в .нижней части. корпуса, охватывают керн, прижимая его в сторону к стенке корпуса с усилием Р, а керноломы, расположенные на уровне верхнего торца керна, изгибают его усилием Р, отламывая на уровне нижних керноломов. Керноломы, расположенные в нижней части корпуса, сталкивают отломанный керн в углубление 12, выполненное по полуокружности корпуса, Керн размещается внутри корпуса с перекосом и в таком положении его извлекают из скважины, после чего начинают очередной цикл бурения. Пружина 11 при снятии давления в силовом цилиндре 5 возвращает керноломы в первоначальное положение. Применение предлагаемого колонковогоснаряда, снабженного дополнительными керноломами, позволяет повысить надежность процесса скола керна и упростить конструкцию керноломов и их привода за счет возможности снижения осевых усилий, раз виваемых силовыми цилиндрами.А-А