Колонковый набор

СООЗ СОВЕТСНИЮСОЦИА ЛИСТ ИЧЕСНРЕСПУБЛИН 25 А п 9) ()5 Е 29 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ рскоего объ" ов,оменко .СССР1978. ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИПРИ ГННТ СССР(57) Использование; устройства дляликвидации самозаклинивания кернапри бурении снарядами со съемными кеноприемниками. Сущность изобретения: Изобретение относится к буровой технике и касается средств для бурения скважин с отбором керна, а точнее к устройствам для ликвидации самозаклинивания керна при бурении снарядами со съемным керноприемником (ССК 1.Известен колонковый снаряд со съемным гидроударником, включающий наружную колонковую трубу, буровую коронку, поршень-боек, взаимодействующий с клапаном и наковальней, и керноприемную трубу,Недостатком этого снаряда явля-ется то, цто при передаче ударных импульсов от поршня-бойка на наковаль" ню и затем на керноприемную трубу устройство содержит наружную колонковую трубу с буровой коронкой внижней части. Съемный керноприемникимеет головку-фиксатор в верхнейчасти, керноприемную, трубу и размещенный между ними вибратор, Вибратор выполнен в виде корпуса, подпружиненного штока с осевым и радиальными каналами и клапана, Шток контактирует своей наружной поверхностью свнутренней поверхностью корпуса.Верхний торец штока выполнен с наружным диаметром, меньшим его наружногодиаметра в основной. части. Клапанподпружинен относительно корпуса.Корпус .размещен с возможностью воз-вратно-поступательного перемещенияотносительно головки-фиксатора. 1 ил..ряется знацительная часть энергиигидроударника. В результате снижается эФфективность его воздействия на керновую пробу.Наиболее близким к предла.гаемому является колонковый набор, содержащий наружную колонковую трубу с буровой коронкой и съемный керноприемник с головкой-фиксатором, керноприемной трубой и размещенным между ними вибратором в виде корпуса, подпружиненного штока с осевым и радиальным каналамй, контактирующий своей наружной поверхностью в основной части с внутренней поверхностью уступа корпуса, и клапана, подпружиненного относительно последнего и,женийф 1 Скл+ РкЖьт+ штные силы давк 7 можно на где 0 - нар цас Ь - ходжный ди и штока клапана есткостления на кла йти иэ выраметр основнои штоком;ружин клапана. и штока РВ,) Рва Ы 2.гаах каРщак ыт 175 размещенного с воэможностью взаимодействия с верхним торцом штока, Устройство решает проблему увеличения эфФективности воздействия гидроударной машины на керновую пробу эа сцет жесткого соединения керноприемной трубы с поршнем-бойком,Недостатком устройства являетсято, цто при самоэаклинивании кернагидроударная машина не функционирует,так как нанесение ударных импульсовпо керноприемной трубе воэможнд только при колебательных движениях последней. Кроме того, большая массакерноприемной трубы, выполняющей рольбойка в гидроударной машине, препят-ствует увеличейию цастоты ее колебаний, необходимому для существенногоснижения вероятности самозаклинивания керна.Цель изобретения - повышение эффективности, надежности и упрощениеконструкции,Указанная цель достигается тем,цто в колонковом наборе, содержащем,коронкой в нижней части и съемныйкерноприемник с головкой-фиксаторомв.верхней цасти, керноприемной трубой и размещенным. между ними вибра- ;тором в виде корпуса,подпружиненного штока с осевым и радиальнымиканалами, контактирующего своейнаружной поверхностью восновнойчасти с внутренней поверхностью корпуса, и клапана, подпружиненногоотносительно последнего и размещен- .ного .с возможностьювзаимодействияс верхним торцом штока, корпус разме"щен с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительноголовки-фиксатора, верхний торецштока выполнен с наружным диаметром;й, меньшим его наружного диаметра восновной части, и определяемым соот",ношением- усилие поджатия пружинлапана и штока,29254а сумма площадей осевого и радиального каналов определяется по форму- ле В = 0,25-0,75(0 - Й ). На чертеже изображен колонковыйнабор, общий вид .Колонковый набор вклюцает наружную колонковую трубу 1, буровую коронку 2 в нижней части и съемныйкерноприемник. Последний содержит кер.ноприемную труоу 3, головку-фиксатор 4 в верхней части и размещенныймежду ними вибратор, который вклю"чает корпус 5 с внутренним уступом6, В корпусе 5 размещены шток 7,подпружиненный пружиной 8, с осевым Ю 9 и радиальным 10 каналами, а такжеклапан 11, подпружиненный относитель"но уступа б пружиной 12 и взаимодействующий с верхним торцом штока 7,который своей основной частью 13 по 25 наружной поверхности контактирует свнутренней поверхностью уступа 6.Верхний торец штока 7 выполнен снаружным диаметром й, меньшим наружного диаметра 0 основной части 13.30 Корпус 5 установлен с возможностью осевого возвратно -поступательного перемещения .относительно головки-фиксатора 4 и соединен через под",шипниковый узел 14 с керноприемной . ,трубой для передачи ей вибрационногоусилия, Корпус 5 подпружинен относи-, .тельно головки-Фиксатора 4 с помощьюпружины 15.диаметр й верхнего торца штока 7определяется по Формуле (1), а суммаплощадей осевого 9 и радиальных 10каналов определена по формуле (2) .Введение укаэанных зависимостей(1) и (2) обосновано следующим обра зом.Силы пружин 8 и 12 при максималь-,й Й ЬС кь+ РкдП- д ИСш + Рщт И=Э эдейстоложегд 5 1752925 где Р - максимальное значение дав- шток 7, в результате чего они переюах ления в магистрали в мо.- .мещаются вниз с постепенным повымент отрыва клапана) шением давления в магистрали, ПриБ - площадь верхнего торца чем за счет выполнения основных 1 штока 7 с диаметром й, элементов вибратора в соответствии5 Б - площадь основной части. . с формулой (1) сила давления жид13 штока 7 с диаметром Р, кости на клапан 11 превышает усилиеИз условий работоспособности сле- пружины 12, а сила давления жидкости дует, что в момент отрываклапана 11 10 на кольцевую площадь штока 7 (раэот штока 7 ница площадей основной части 13штока 7 и его верхнего торца) меньше Р Б =ЬС + Рквау"к о усилия пружины 8, что обеспечивает Р,а,(Б- Б ) .= 11 Сщт+ Рщт, герметичное уплотнение штока 7 и15 клапана 11, Рабочий ход штока 7 иИз отношения последних выражений клапана 11 заканчивается при уравноследуетвешивании сил максимального значения (расчетного) давления жидкостиБ ЬС кь + Рк аюеВЮШЖ аиШШЮ и усилий пружин Ц и 12 на них. В этот Б - Б . 1 С + Гшт . щт ш Ж момент клапан 11 Отрывается от штока 7 под действием пружины 12. и резко перемещается в исходное положение, После отрыва клапана 11 от штоПосле преобразований получаем.ка 7 промывочная жидкость под действием возросшего давления устремЬСк + Г квляется в центральный 9 и радиальные 11(С + С )+Г +Г11( щт Скв) цй м . 10 каналы штока 7, вызыВая протиВОГидравлические сопротивления, действие пружине 8 при движении его возникающие в каналах 9 и 10 привверх за счет гидравлических сопропрохождении в них промывочной жид" 30 тивлений в указанных каналах при сокости, должны обеспечивать эапазды- : . блюдении условия Формулы (2), вание возвращения штока 7 по сравне"В результате, двигаясь"вверх, нию с клапаном 11 в исходное поло" . . шток 7 отстает от клапана 11, а дас-, жение, другими словами работоспособ" " . ление жидкости падает до первоначаль,ность вибратора. " : ":З 5 ной величины. После соприкосновенияЭкспериментальным путем в стен". . . торца штока 7 с клапаном 11, имеющим довых условиях определено, что виб" " небольшую массу, описываемый процесс ратор стабильно работает, когда суй- повторяется с большей частотой. ма площадей каналов 9 и 10 Б меньше, чем Разность плоЩаДей Би Б г и ОпРе Таким обРазом, пРи Работе вибРаделяется из выражения тора в магистрали возникают гидравли., ческие удары, которые воздействуют навсю площадь полости корпуса 5,:макгде е - экспериментальный коэффи- ". симально используя энергию промывоч" циент, изменяющийся,от 0,3 5 ной жидкости. Одновременно при воздо 0,9. , :-,: растании давления корпус 5, сжимая, после преобразований это выраже-" пружину 15 перемещается вниз, а приние принимает вид сбрасывании давления под ее во, вием возвращается висходное пБ = 1(Р . - 1 )ф50 ние. Вибрация с корпуса 5 через е К = 0,25-0,75,подшипниковый узел 1 передается .Колонковый набор работает следую" керноприемную трубу 3. При вибрациищим образом. : последней силы трения при перемещенииб процессе бурения керн, форми- в ней керна резко снижаются, что Руемый коронкой 2, поступает в кер Уменьшает вероятность самозаклинива.55ноприемную .трубу 3. При этом промы" ния, а так как вибратор работает не;,Вочная жидкость через отверстия в прерывно, то самозаклинивание кернаголовке-Фиксаторепоступает В кор. в большинстве случае предотвращает:пус 5 и воэдействут на клапан 11 и ся,1752925 Составитель АХриТехредМИоргентал актор Н,Яцол рректор О,Юрковецка одписное и и открытиям ъри ГКНТ СССР наб., д. 4/5 741 ГосудТиражмитета по изобретен ква, Ж, Раушская ЗакаВНИИПИизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 При осевом зазоре между нижним торцом керноприемной трубы 3 и буровой коронкой 2, меньшем амплитуды колебаний трубы 3, возможна передача высокочастотных ударных импульсов буровой коронке 2 для повышения механической скорости бурения,Формула и з о б р е т е н и я 1Колонковый набор, содержащий наружную колонковую трубу с буровой коронкой в нижней части и съемный керноприемник с головкой-Фиксато" ром в. верхней части, керноприемной трубой и. размещенным между ними вибратором в виде корпуса, подпружинемного штока с осевым и радиальным каналами, контактирующего своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью корпуса, и клапана, подпружиненного относительно последнего и размещенного с возможностью взаимодействия с верхним торцом што 8ка, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эФФективности, надежности и упрощения конструкции, корпус размещен с возможностью возвратно"поступательного перемещения относителен,но головки-фиксатора, верхний торец штока выполнен с наружным диаметром меньшим его наружного диаметра в основной части, и определяется соотношением 15 где 0 - наружный диаметр основнойчасти штока, м,Ь - ход клапана со штоком, м;С , С ыт - жесткости пружин кла"пана и штока, Н/м,Г, Гшт - усилие поджатия пружинклапана и штока, и,а сумма площадей осевого и радиального каналов определяется по формуле Я = 0,25-0,75(Р - д ).25