Гидровибрационный снаряд

(5)5 Е 21 В 25/18 ОПИ ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Донецкий политехнический институт (72) А.А.Каракозов, В.И.Блинов, Г.М,Валитов и О.Я.Тодер(56) Применение погружных автономных установок для однорейсового бурения подводных скважин. Обзор. М.; ВИЭМС, 1988, с.24-36.Методы и технические средства для морских инженерно-геологических исследований. Сборник научных трудов. Рига; В НИИморгео,1984.(54) ГИДРОВИБРАЦИОННЫЙ СНАРЯД (57) Изобретение относится к технике бурения подводных скважин и отбора труб в донных отложениях. Цель - повышение эффективности в работе за счет использования энергии движения бойка вверх для разрушения забоя. Гидровибрационный снаряд включает гидровибратор, который содержит корпус 1 с переходником 2, верхней наковальней (Н) 3 и нижней Н 15 и ограничителями 4 и 5. К переходнику 2 снизу крепится клапанная коробка 6 с впускным клапаном 7, связанная с цилиндром 8, в котором установлен поршень 9, жестко соединенный с бойком 10, В надпоршневой1627662 10 15 20 25 30 35 40 полости (П) цилиндра 8 установлен выпускной клапан 12 с толкателем 13 и пружиной 14, Нижняя Н 15 выполнена ограниченно подвижной относительно корпуса с хвостовиком 21, имеющим поршневую поверхность поршня. Отделенная от напорной магистрали камера между верхней Н 3 и нижней Н 15 разделена бойком 10 на надбойковую П 16 и подбойковую П 17, В надбойковой П 16 установлен тарельчатый клапан 18, подпружиненный относительно бойка 10 и предназначенный для перекрытия Изобретение относится к технике бурения подводных скважин и отбора проб в донных отложениях,Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства за счет использования энергии движения бойка вверх для разрушения забоя,На фиг, 1 изображен гидровибрационный снаряд перед постановкой его на забой; на фиг, 2 - то же, в процессе отбора пробы,В состав гидровибрационного снаряда входят корпус 1 с переходником 2, верхней наковальней 3 и ограничителями 4 и 5, К переходнику 2 снизу крепится клапанная коробка б, в которой установлен впускной клапан 7, Клапаннэя коробка б связана с цилиндром 8, в котором установлен поршень 9, жестко соединенный с бойком 10 штоком с уступом 11. В надпоршневой полости цилиндра 8 установлен выпускной клапан 12 с толкателем 13 и пружиной 14. Отделенная от напорной магистрали камера между верхней 3 и нижней 15 наковальнями разделена бойком 10 на надбойковую 16 и подбойковую 17 полости, В надбойковой полости 16 установлен тарельчатый клапан 18, подпружиненный относительно бойка 10 и предназначенный для перекрытия выхлопных каналов 19 в верхней наковальне 3. В бойке 10 выполнены гидравлическая камера 20, в которой установлен хвостовик 21 наковальни 15, имеющий поршневую поверхность 22, Гидравлическая камера 20 связана с бойковой полостью 16 каналами 23, а с подбойковой полостью 17 - радиальными каналами 24, выполненными с возможностью перекрытия их бойком 10. В свою очередь надбойковая полость 16 сообщается посредством выхлрпных каналов 19 в верхней наковальне 3 с окружающей средой, В нижней наковальне 15, выполненной в виде поршня, установленной между ограничитевыхлопных каналов 19 в верхней Н 3, Гидравлическая камера 20 связана с надбойковой П 16 каналами 23, а с подбойковой П 17 - радиальными каналами 24, выполненными с возможностью перекрытия их бойком 10, Надбойковая П 16 сообщается выхлопными каналами 19 с верхней Н 3. При ходе вверх боек 10 наносит удар по верхней Н 3, который через корпус 1, ограничитель 5 и нижнюю Н 15 передается на прихваченный колонковый набор, что способствует его освобождению, 2 ил,лями 4 и 5 и связанной с колонковой трубой 25 колонкового набора, размещена система насосных клапанов, имеющая впускной 26 и выпускной 27 насосные клапаны, Подбойковая полость 17 связана с полостью колонковой трубы каналом 28 и клапаном 26, а с окружающей средой - каналами 28 - 29 и клапаном 27, В нижней части колонковой трубы установлен башмак 30 с кернорвателем 31,Устройство работает следующим образом.Снаряд спускают на бурильных трубах на забой, при этом боек 10 и нижняя наковальня 15 находятся под действием собственного веса в крайнем нижнем положении, уступ 11 контактирует с верхней наковальней 3, а нижняя наковальня 15 - с ограничителем 5, При постановке снаряда на забой корпус 1 перемещается относительно нижней наковальни 3 до упора последней в ограничитель 4. При контакте бойка 10 с нижней наковальней 15 происходит его перемещение вверх до упора толкателя 13 во впускной клапан 7 и образование зазора между уступом 11 и верхней наковальней 3, В это время хвостовик 21 перекрывает каналы 24, связывающие гидравлическую камеру 20 с подпоршневой полостью 17, При подаче рабочей жидкости в снаряд она поступает через канал в переходнике 2, по кольцевому зазору между корпусом 1 и цилиндром 8 под поршень 9. Поршень 9 вместе с бойком 10 перемещается вверх. При этом впускной клапан 7 остается закрытым за счет действия на него давления рабочей жидкости, поэтому при движении бойка 10 вверх происходит сжатие клапанной пружины 14. В это время жидкость из надпоршневой полости цилиндра 8 вытесняется в окружающую среду через кэналы в клапанной коробке 6 и распределительном переходнике 2. а из надбойкоеой полости 16 - через каналы 19 в верхней нэковальне 3.При дальнейшем движении поршня 9 вверх он наносит удар по выпускному клапану 12, который эа счет силы удара и сжатой пружины 14 перемещается вверх, перекрывая каналы в клапанной коробке 6. Впускной 5 клапан 7, связанный с выпускным клапаном 12 толкателем 13, открывается, и рабочая жидкость поступает и в надпоршневую полость цилиндра 8. Одновременно тарельчатый клапан 18 перекрывает каналы 19 в 10 верхней наковальне 3, Поскольку при движении бойка 10 каналы 24 остаются закрытыми хвостовиком 21, то происходит гидравлическое замыкание надбойковой полости 16 и гидравлической камеры 20, В 15 результате боек 10 наносит удар по замкнутому объему жидкости. при этом в надпоршневой полости 16 распространяется волна ударного давления, которая через каналы 23 распространяется в гидравлическую ка меру 20 и при подходе к поршневой поверхности 22 хвостовика 21 передает ему энергию удара, под действием которой происходит внедрение в грунт башмака 30.Поскольку рабочая жидкость попадает и 25 в нэдпоршневую полость цилиндра 8, то за счет разности усилий, действующих над и под поршнем 9, последний начинает перемещаться вниз. При э 1 ом :лэпоп,.эя группа находится в крайнем верхнем положении зэ 30 счет давления рабочей жидкости на гарелку клапана 12. В это же время в чэдбойковую полость 16, открывая клапан 18, по тупает жидкость из окружающей среды. При дав, - нейшем движении бойка вниз он наосит 35 удар по выпускному клапану 12, и: ремеща клапанную группу в исходное сост дяние, и одновременно ударяет своим нижним торцом по нижней накова "ьне 15, внедпвя тем самым в гоунт башмак 3 о, атем ц раба ты повторяется, При внедрении башма а 30 в грунт колонковая труба 25 заполняется керном, В процессе бурения в керноприемной груб 25 происходит обратная циркуляция жидкости, осуществляемая за счет того, 45 что при ходе бойка 10 вьерх жидкость из кернгприемной трубы 25 поступает через вп",кной нас; ныи клапан 26 и канал 28 в подбойковую полость 17, а при ходе бойка 10 вниз она поступает в окружающую среду 50 через выпу:кной насоснь й клапан 27 и канаг 29, Пп окончании рейса гидоовибратоо отключается, а срыв и удержание керна происходит за счет лепесткового кернорвателя 31. 55Если при подьеме снаряда произойдет пр.1 хват кслонкового набора, то дается натяжение бурильной колонне, Корпус 1 перемещается вверх до контакта ограничителя 5 с нижней наковальней 15, при этом боек 10 занимает то же положение, что и при спуске снаряда Рабочая жидкость, подаваемая в гидровибратор, вызывает возвратно-посту пательное движение поршня 9. При этом боек 10 при ходе вверх наносит удар по верхней наковальне 3; удар через корпус 1, ограничитель 5 и нижнюю наковальню 15 передается на прихваченный колонковый набор, что способствует его освобождению, При этом жидкость, находящаяся в надбойковай полости 16, не препятствует перемещению бойка 10, так как после перекрытия клапана 18 каналов 19 жидкость перетекает из надбойковой полости 16 через каналы 24 в подбойковую полость 17. А при ходе бойка вниз поршень 9 ударяет уступом 11 по верхней наковальне 3, при этом энергия этого удара на прихваченный набор не передается, Таким образом происходит выбивание колонкового набора и освобождение его от прихвата,Формула изобретения Гидровибрационный снаряд, включающий гидровибратор, состоящий из корпуса с переходником и наковальнями, клапанной коробки с ци;индр,:м, поршня с бойком, клапанной группы. истссоосн х клапанов, размещенных в нижней накэвальн., и соедине. ныи с коппусом колонк-вый набор, о т л иэ ю щ и й с я 1 ем. ч го с це,ью повышения ффектнвног и в работ за счет использования энергии движения ,ойкэ вверх для разрушения забоя, нижняя наковальня вьполнена о "аниченчо подви.кной относительно корпуса с хвпстовйком, выпо 1 ненным ч виде поршня и установленным в гидравлической камере вьпзолнснной в теле бойка, выполненного с подпружиненным относительно него клапаном надбойковэя и подбойковая полгси отделены одна от другой и изолированы от напорной магистрали, при этом связанная " гидравлической камерой надбойковая полость соединена с окружающей соедой:;аналами в верхней наковальне выполненчыми с возможностью периодического перекрытия их клапаном, подпружиненным г тносительнс бойка, а подбойковэя полость, связаннач с гидравлической камерой канала,1 и, вь;полненными с возможностью перекрытия их хвостозиком нижней наковальни, соединена через систему насосных клапанов с полостью кернэприемной трубы колонкового набора и окружающей средой.1627662Составитель В.Никулин дактор Т,Парфенова Техред М,Моргентал КорМ.Демчик каз 322 Тираж 357 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1