Сигнализатор встречи угольных пластов в процессе бурения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК За) Е 2. В 4 2 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ ЕЛЬСТВУ Методика и ни я угол ь.1975, с. 91:ЧИ ОСЕ дат- рме- цен- егуВСТРг РОЦЕ йный ней ге диружи нные р невой жидко окониче демтью ким лир пфе и д ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Гайдунов О. И. и др.технология кернового опробоеных месторождений. М., Недра102. 2. Авторское свидетельство СССР945427, кл. Е 21 С 35/24, 980 (прототип),(54) (57) СИГНАЛИЗАТОРУГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ВБУРЕНИЯ, включающий забчик с полым корпусом, внутретичной капсулой, содержащей поиый инерционный элемент, смовочные грузы к нему и порр с каналом, демпфернойросселем, а также цилиндр ЯО ШД 526 А гидрозатвором, жестко соединенным с инер.ционным элементом посредством штока, отличающийся тем, что, с цельк расширения функциональных возможностей забойного дагчика за счет получения сигналов о границе перехода угольного пласта в породу, а также снижения его габарита и металлоемкости за счет совмещения гидрав.лического демцфера колебаний с инерционным элементом, гидрозатвор забойного датчика выполнен в виде гильзы, снабженной золотником с кольцевой проточкой и суфлерным каналом, а гильза соединена с капсулой, при этом в гильзе выполнены подводящие и отводящие каналы с возможностью взаимодействия с кольцевой проточкой золотника, поршень демцфера совмещен с инерционным элементом, в котором 9 выполнен сквозной канал с дросселем, причем двмпферная жидкость размещена в ка- ЦГЯ псуле по обе стороны инерционного эле- Сф .мента.та в породу, что приводит к истиранию отобранной снарядом угольной пробы при ее контакте с забоем в процессе вращенияснаряда и, в конечном итоге, искажению результатов кернового опробования уголь. ных пластов.Целью изобретения является снижение металлоемкости и габарита забойного датчика сигнализатора за счет совмещения гидравлического демпфера колебаний с инерционным элементом, а такжее расширение 50 Изобретение относится к горному делу, а имеенно к сигнализаторам встречи угольных пластов в процессе бурения скважин,и может быть использовано при геолого. разведочных работах на угольных место- рождениях,Известны сигнализаторы встречи уголь ных пластов, основанные на поверхностном контроле механических параметров бурений (скорости проходки, осевой нагрузки, крутящего момента на приводе буровой колон. ны и т. п.) 1.Данные сигналиэаторы недостаточно эффективны при встрече угольных пластов на больших глубинах в связи с большим запаздыванием информационного сигнала о встрече угольного пласта, передаваемого с забоя по колонне бурильных труб. Это приводит к частичному или полному про. пуску угольных пластов, а в конечном итоге - к снижению качества кернового опробования угольных месторождений и значительным затратам, связанным с допол.нительным опробованием пропущенных пластов,Наиболее близким техническим решением к изобретению является сигнализатор встречи угольных пластов, включающийзабойный датчик с полым корпусом, вну- .тренней герметичной капсулой, содержащей подпружиненный инерционный элемент,сменные регулировочные грузы к нему ипоршневой демпфер с каналом, демпфернойжидкостью и дросселем, а также цилиндроконически м гидрозатвором, жестко соеди. ненным с инерционным элементом посредством штока 2.В этом сигнализаторе забойный датчик имееет сравнительно сложную конструкцию, большую металлоемкость и большую длину. Кроме того, данный сигнализатор формирует сигнал только о встрече угольногопласта и не позволяет вырабатывать информационный сигнал о переходе бурового снаряда из угольного пласта в породу, что сни. жает функциональные возможности сигнализатора. Отсутствие возможности подачи указанного сигнала не позволяет с достаточной точностью определять в процессе бурения мощность перебуриваемого угольногопласта или прослоя и не дает воэможности своевременно прекращать бурение при переходе бурового снаряда из угольного пласфункциональных возможностей забойного датчика за счет получения сигналов о границе перехода угольного пласта в породу.Поставленная цель достигается тем, что в сигнализаторе встречи угольных пластов в процессе бурения, включающем забойный датчик с полым корпусом, внутренней герметичной капсулой, содержащей подпружиненный инерционный элемент, сменные регулировочные грузы к нему и поршневой демпфер с каналом, демпферной жидкостью и дросселем, а также цилиндроконическим гидроэатвором, жестко соединенным с инер.ционным элементом посредством штока, гидрозатвор забойного датчика выполнен в виде полой гильзы, снабженной золотником с коль цевой проточкой и суфлерным каналом, а гильза соединена с капсулой, при этом в гильзе выполнены подводящие и отводящие каналы с возможностью взаимодействия с кольцевой проточкой золотника, поршень демпфера совмещен с инерционным элементом, в котором выполнен сквозной канал с дросселем, причем демпферная жидкость размещена в капсуле по обе стороны инерционного элемента.На фиг. 1 изображена конструктивная схема предлагаемого сигнализатора; на фиг. 2 - золотниковый затвор забойного датчика сигнализатора в положении, соответствующем переходу бурового снаряда нз породы кровли в угольный пласт; на фиг. 3 - то же, при переходе бурового снаряда из угольного пласта в породу.Устройство включает расположенный в скважине над буровым снарядом забойный датчик, содержащий полый корпус 1 с верхним переходником 2, входным каналом 3 и нижним переходником 4 с выходным ка- налом 5, размещенные в корпусе 1 гильзу б с установленным в ней золотником 7 и герметичную капсулу 8 с помещенным в ней инерционным элементом 9, соединенным штоком 10 с золотником 7, а также размещенное на пульте бурового мастера сигнальное устройство 11, снабженное датчиком 12 давления, подключенным к линии нагнетания 13 бурового насоса 14. В корпусе 1 имеется канал для прохода промывочной жидкости к буровому снаряду, включаю-, щий кольцевые каналы 5 и 16, которые в, зависимости от положения золотника 7 соединяются друг с другом или разделяются, На золотнике 7 выполнена кольцевая проточка 7, а в гильзе б выполнены подводящие 18 и отводящие 19 каналы, гйдравлически связанные друг с другом через коль- цевую проточку 17 золотника 7. Золотник 7 снабжен уплотнениями 20 и 21, препятствую- шими попаданию промывочной жидкости в надзолотниковую 22 и подзолотниковую 23 полости гильзы 6, сообщенные суфлерным каналом 24, по которому промывочная жид. кость, просачивающаяся через уплотнения20 пласта буровой снаряд вместе с забойным 40 датчиком совершает поступательное дви. жение с практически постоянной скоростью. При этом инерционный элемент 9 находится в среднем исходном положении, при котором кольцевая проточка7 золотника 7 сообщает каналы 18 и 19 гильзы 6, давая воз 50 55 20 и 21, может перемещаться при движении золотника 7 из полости 22 в полость 23 и наоборот - из полости 23 в полость 22, Инерционный элемент 9 снабжен пружинной подвеской, включающей верхнюю пружину 25, размегценную в полости 26 капсулы 8, и нижнюю пружину 27, размещенную, в полости 28 указанной капсулы. Инерционный элемент 9 снабжен также гидравлическим поршневым демпфером колебаний, который конструктивно совмещен с самим инерционным элементом, для чего внутренная полость герметичной капсулы 8 и инер. ционный элемент 9 выполнены цилиндрическими и образуют пару поршень 9 - цилиндр 8, первый из которых служит поршнем демпфера, а второй - его цилиндром. При этом пружинные полости 26 и 28 капсулы 8 служат гидравлическими поршневыми полос. тями демпфера, для чего указанные полости заполнены рабочей жидкостью (например, маслом на минеральной основе, трансформаторным масЛом и т. п.) и сообщены лруг с другом выполненным в поршневом инерционном элементе 9 каналом 29, в котором уста,новлен регулировочный лроссель 30, обеспечивающий возможность регулирования . степени демпфирования колебаний инерционного элемента 9, вызываемых колебаниями бурового снаряда в процессе бурения, Для обеспечения выполнения стендовых и, эксплуатационных регулировок линзмических характеристик забойного датчика инерционный элемент 9 снабжен набором сменных регулировочных грузов 31. Шток 10 снабжен уплотнением 32, исключающим возможность утечки рабочей жидкости из полости 26 демпфера в полость 23 гильзы 6, Капсула 8 расположена концентрично с корпусом 1 и соединена с последним верхним 33 и нижним 34 ребрами крепления.Сигнализатор работает слелующ) им образом. При бурении породы кровли угольного можность промывочной жидкости поступать через кольцевые каналы 15 и 16 и выходной канал 5 к буровому снаряду. Осевые колебания инерционного элемента 9, возбуждае- "мые колебаниями бурового снаряда, сопровождающими процесс разрушения горнон породы, гасятся за счет сил сопротивления вязкого трения рабочей жидкости демпфера,перетекающей из полости 26 в полость 28 и в обратном направлении по зазору между инерционным элементом 9 и капсулой 8 и по каналу 29 через дроссель 30 в процессеколебания инерционного элемента 9. 30 35 Прн переходе бурового снаряда из по. роды кровли в угольный пласт скорость по. ступательного перемещения бурового сна. ряда и соединенного с инм забойного датчика резко возрастает, вследствие чего корпус 1. забойного датчика получает ускорение. При этом инерционный элемент 9 в силу инерций стремится сохранить свое начальное положение, что вызывает перемещение корпусавниз относительно инерционного элемента 9 и, соответственно, перемещение гильзы 6 вниз относительно золотника 7, улержнваемого инерционным элементом 9. Это приводит к перекрытию нижним пояс. ком золотника 7 выходного канала 19 гил зы 6, вызывающему разобгцение каналов 15 и 6 н перекрытие потока промывочной жидкости в забойном датчике (фиг. 2), формирующее импульс лавления по столбу прамывочной жидкости в колонне к поверхностному датчику 12 давления. Выходной сигнал латчика 12 поступает на сигнальное устройство 11, которое подает информацион-. ный (световой, звуковой, визуально-наблюдаемый и т. и.) сигнал о встрече угольного пласта. После подачи сигнала бурение прекращают, буровой снаряд поднимают из скважины, забойный датчик соединяют с двойным колонковым снарядом, предназначенным лля отбора керновых проб угля, и производят перебурку угольного пласта (при перебурке некондиционных угольных пластов и прослоев сплошным забоем без отбора керновых проб данная операция не произволится и после встречи угольного пласта бурение может не прекрагцаться). В процессе перебурки угольного пласта инерционный элемент 9 и золотник 7 находятся в своем среднем исхолном положении (фиг. 1), обеспечивая прохождение промывочной жидкости по канзлдм 15, 6 и 5 к буровому снаряду.При переходе бурового снаряда из угольного пласта в породу скорость поступательного перемегцения бурового снзрялд и забойного датчика резко снижается, вследствие чего корпус 1 забойного датчика начинает лвигаться с замеллениелп При этом в силу инерции элемента 9 корпус 1 перемешается вверх относительно послелнего и, соответственно, гильза 6 перемещается вверх относитеельно золотника 7, улерживаемого инерционным элементом 9, что приводит к перекрытию верхним пояском зо. лотника 7 входного канала 18 гильзы 6, вы. зываюцему разобщение каналов 15 и 16 и перекрытие потока промывочной жилкос. ти в забойном датчике (фиг. 3), формирующее импульс давления, воспринимаемый датчиком 12 давления, выдающим выходной сигнал на сигнальное устройство 1, информирующее бурового мастера об окончании перебурки угольного пласта.Гредлагасмое техническое решение позволяет упростить конструкцию и снизить металлоемкость н осевой габарит (длину) забойного датчика сигналнзатора за счет совмещения в его забойном датчике гидравлнческого демпфера с инерционным элементом. Вместе с тем, предлагаемое техническое решение расширяет функциональные воэможности сигналнзатора эа счет обеспечения воэможности подачи информационного сигнала о переходе бурового снаряда из угольного пласта в породу, что позволяет повысить точность определения в процессе бурения мощности перебурнваемого угольного пласта или прослоя и дает возможность своевременно прекращать бурение при переходе бурового снаряда нз угольного пласта в породу, благодаря чему исключается возможность истирания и разрушения отобранной снарядом угольной пробы прн ее контакте с забоем в процессе враще. ння снаряда, что позволяет повысить достоверность результатов кернового опробования угольных месторождений.1 1 3528 г,2 М б 17 1 б 7 ешетннк СоставительТехред И. Ве Тираж 564 Государственноам иэобретени ва, Ж - 35, Р атентэ, г. Уж Редактор М. БандураЗакаэ 6200/27ВНИИПИпо дел13035, МоскФилиал ППП кП 6 7 Ф /7 Ю 1 У lб И. Наэаркннарес Корректор Г