Гидровибратор

(21) 467398 Р 03 (22) 04.04,89 (46) 07.08 92, Бюл (71) Донецкий поли Ю 29хнический стин продольный ра процессе враща" Фиг. 2 - гидроаботы, на фиг,3 нной проточки Фиг. 1 изображе идровибратора в ого бурения на тор в процессе р ртка профилирова его переходника. тся к технике а именно к ус ударных импу рез тель вибр развверх Целью йзоие эффектора. СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБ ЕТЕНИЯМ И ОтНРЦТИЯМРИ ГННТ ССО тут(72) В.И.Блинов, А.А.Каракозов, О.Я,Тодер и С.Ю.Преображенский (56) Авторское свидетельство СССР й 1670075, кл. Е 21 В 4/14, 1989.(57) Изобретение относится к технике бурения. Цель изобретения - повыше- ние эффективности работы гидровибра" тора. Для этого на верхнем переходнике и нижней наковальне закреплен . кожух, образующий с цилиндром коль" цевой зазор. В верхнем переходнике расположен пусковой механизм. Последний выполнен в виде подпружиненного плунжера с кольцевой канавкой, профилированной проточки на внутренней поверхности верхнего переходника и шарика, Он установлен в кольцевой канавке плунжера и взаимодействует с профилированной протоцкой пере" ходника. В верхней части переходника выполнен перепускной канал. Плунжер установлен с возможностью поочеред" . ного перекрытия перепускного и выпуск" Изобретение отно для бурения скважин ройствам для создан етения является пов ности работы гидров ного каналов верхнего переходника.Развертка профилированной проточкиобразована двумя ломаными линиями,каждая из которых имеет не менеедвух впадин. Впадина одной ломанойлинии смещена относительно впадиндругой ломаной линии, Расстояниемежду ломаными линиямив любой точкепрофилированной проточки не меньшедиаметра шарика, В. нижней наковальне выполнен продольный канал, гид"равлически связанный с кольцевымзазором между кожухом и цилиндром сперепускным и выпускным-каналамиверхнего переходника. При использо"вании данного гидровибратора обеспецивается промывка забоя и сохраняется циркуляция промывочной жидкости по всей скважине, При необхо"димости перехода на вращательныйспособ бурения уменьшают расход про"мывоцной жидкости, вследствие чегошарик под действием пружины занимаетместо во второй верхней впадине профилированной проточки, при .последующем увеличении расхода совместно сплунжером совершает ход вниз, упираясь в первую нижнюю впадину профилированной проточки. 3 ил,4 2908 175Гидровибратор состоит из верхнегопереходника 1, корпуса 2, верхней 3 . и нижней 4 наковален, цилиндра 5 сразмещенным в нем поршнем Ь бойка 7,шток 8 которого установлен а нижнейнаковальне 4. В связанной с верхнимпереходником 1 распределительнойкоробке 9 выполнены впускной 10 ивыпускной 1 каналы, которые перекрываются впускным 12 и выпускным 13клапанами соответственно, Впускнойклапан 12 связан с выпускным клапа"ном 13 толкателем 14 и подпружиненотносительно верхнего переходника 1пружиной 1, а выпускной клапан 13подпружинен относительно поршня 6 .пружиной 16, В цилиндрической камере17 верхнего переходника 1 установлен,плунжер 18, в кольцевой канавке 19которого размещен шарик 20, половинакоторого располагается в профилированной проточке 21 цилиндрической камеры 17. Плунжер 18 подпружинен отно"сительно верхнего переходника 1 пружиной 22 и имеет осевой канал 23верхний переходник 1 выполнен сперепускным 24 и выпускным 25 каналами. Для подачи жидкости в гидровиб" ратор служат нагнетательные каналы26, а канал 27 предназначен для соединения надпоршневойполости цилиндра 5 гидровибратора с кольцевым за-зором, обраэованнйм корпусом 2 и кожухом 28 механизма. Нижняя наковальня 4 имеет каналы 29 для промывочной жидкости и замковую резьбу 30 для соединения с буровым снарядом(на фигурах не показан). Буровой снаряд с гидровибратором опускаетсяв скважину,на колонне бурильных труб 3.Гидровибратор (фиг,1) включается в состав бурового снаряда и соеди" няется с последним при помощи замковой резьбы 30. Собранный буровой снаряд на колонне бурильных труб 31 опускают в скважину. Перед поста- . новкой на забой через бурильные трубы 31 при помощи бурового насоса(на фигурах не показан). в буровой снаряд подают промывочную жидкость, скоростной напор которой начинает действовать на верхний торец, плунжера 18, Под действием скоростного напора плунжер 18 перемещается вниз, сжимая пружину 22. Перемещение плунжера 18 в цилиндрической камере 17 продолжается до тех пор, пока расположенный в кольцевой канавке 19плунжера 18 шарик 20 не упрется впервую нижнюю впадину профилированной проточки 21 (фиг,3) . При этомперепускной канац 24 верхнего пе."реходника 1 (фиг.1) открывается, авыпускной канал 25 перекрываетсяплунжером 18.В процессе опускания плунжера18 происходит вытеснение жидкостииэ цилиндрической камеры 17 в кольцевой зазор образованный кожухом28 и корпусом 2 гидровибратора, через осевой канал 23 плунжера 18 иканал 27 верхнего переходника 1.Убедившись в том, что в скважиневосстановлена циркуляция промывоч"ной жидкости, буровому снаряду со общают вращение и ставят его назабой скважины, начиная процесс бурения. При этом промывочная жидкость через перепускной канал 24,кольцевой зазор между корпусом 2 и 25 кожухом28 гидровибратора и каналы 29 в нижней наковальне 4 поступает на забой скважины, очищая егоот шлама и охлаждая породоразрушаЮщий инструмент (на фигурах не показан) .благодаря тому, что пусковоеустройство гидровибратора выполненов виде устарвленного в цилиндрической камере 17 верхнего переходника1 подпружиненного плунжера 18, имею"щего кольцевую канавку 19, в которой с воэможностью взаимодействияс профилированной проточкой 21 цилиндрической камеры 17 размещен ша рик 20, причем плунежр 18 выполнен.с возможностью попеременного взаимодействия с перепускным 2 ч и выпускным 25 каналамй верхнего переходника1, которые связаны с окружающей сре- . д дой посредством каналов 29 в нижнейнаковальне 4 и кольцевого зазорамежду, корпусом 2 и кожухом 28,гидровиоратора, обеспечивается свободный ,.проход люоого количества промывочной 50 жидкости через механизм. на забойскважины без запуска гидровиораторав работу.Наличие осевого канала 23 в плунжере 18 и канала 27 в верхнем пере"ходнике позволяет выравнять. давлениев подпоршневой и надпоршневой полостях цилиндра 5 гидровибратора, чтоисключает возможность его самопроиз"вольного запуска в работу при повы5 20 5 . 17шении гидра влических сопротивлейййистечению промывочной жидкостй йерезпромывоцные окна породоразрушающегоинструмента.При возникновении прихвата буро-.вого снаряда или при необходимостиперехода на ударно-вращательный способ бурения при помощи трехходовогокрана бурового насоса на несколькосекунд снижают расход промывочной жидкости, что вызывает уменьшениевеличины скоростного напора на верх-ний торец плунжера 18, В результатеэтого под действием пружины 22 плунжер 18 совершает ход вверх до упорашарика 20 в первую верхнюю впадинупрофилированной проточки 21 (фиг.3) .Затем вновь повышают расход промывочной. жидкости и под действиемувеличившегося скоростного напораплунжер 18 перемещается вниз до упора шарика 20 во вторую нижнюю впадину профилированной протоцки 21.В это время (фиг.2) перепускнойканал 24 верхнего переходника 1 пе-рекрывается плунжером 18, выпускнойканал 25 открывается, а промывочнаяжидкость, лишенная доступа в перейускной канал 24, начинает поступать ьв гидровибратор по нагнетательным , каналам 26.Давление в подпоршневой полостицилиндра 5 гидровибратора повышает"ся, и поршень Ь сбойком 7 и штоком 8 совершают ход вверх, вытесняя на"ходящуюся в надпоршневой полостицилиндра 5 жидкость в кольцевой за" зор между корпусом 2 и кожухом 28гидровибратора через выпускной ка": . нал 25 верхнего переходника 1, В процессе подъема поршень 6 сжимает пружину 16, поскольку выпускной клапан 13 связан с удерживаемым в нижнем положениидавлением промывочной жидкости впускным клапаном 12 посредством толкателя 14. В кон"це хода вверх поршень Ь наносит удар по выпускному клапану 13, срывая с посадочного места впускной клапан 12, а боек 7 ударяет по верхней на- , . ковальне 3. Под действием удара и усилия сжатой пружины 16 впускной 12 и выпускной 13 клапаны перебрасы-. ваются в верхнее положение.Выпускной канал 11 закрывается, а впускной канал 10. распределитель" ,ной коробки 9 открывается. При этом . промывочная жидкость получает возиож 52908 6 ность доступа в надпоршневую полость цилиндра 5 гидровибратора,Вследствие того, что рабочая площадь поршня 6 со стороны надпоршневой полости цилиндра 5 больше его рабочей площади со стороны подпоршневой полости на велицину площади поперечного сечения уплотненной части штока 8 поршень 6 с бойком 7, совершает ход вниз, причем впускной 12 ивыпускной 13 клапаны удерживаются 1 вверхнем положении давлением промывочной жилкости на выпускной клапан 3.В конце хода вниз поршень Ь захватывает хвостовик выпускного клапана13, срывая его с посадоцного местав распределительной коробке 9, абоек 7 наносит удар по нижней наковальне 4, Впускной 12 и выпускной 13 клапаны под действием усилия пружины15 и собственного веса занимают нижнее положение, выпускной осевой канал 11 открывается, впускной канал 25 10 закрывается, промывочная жидкость вновь устремляется в подпоршневую полость цилиндра 5, и цикл работы механизма повторяется.Генерируемые гидровибратоомударные импульсы в вире волупругой деформации передаются буровомуснаряду, облегчая процесс его извлечения из скважинй в случае ликвидацииприхвата или вызывая дополнительныеконтактные нагрузки на забое в случае ударно-вращательного бурения.Благодаря тому, что пусковое устройство гидровибратора выполнено ввиде установленного в цилиндрическойкамере 17 верхнего переходника 1подпружиненного плунжера 18, имеющего кольцевую канавку 19, в которойс возможностью взаимодействия с профилированной проточкой 21 цилиндри,б ческой камеры 17 размещен шарик 20,причем плунжер 18 выполнен с возмож-ностью попеременного взаимодействия:с перепускным 24 и выпускнь 1 м 25 ка-:налами верхнего переходника 1, кото" 0 рые связаны с окружающей средойпосредством каналов 29 в нижней на-:: ковальне 4 и кольцевого зазора меж"ду корпусом 2 и . кожухом 28 гидровибратора, обеспечивается промывказабоя и сохраняется циркуляция про-мывочной жидкости по всей скважине.Это обстоятельство способствует повышению эффективности работы гидро"вибратора как при ликвидации прихва1752908 та, так и при.ударно"вращательном бурении скважины.При необходимости перехода на вращательный способ бурения вновь уменьшают расход промывочной жидко" сти, вследствие чего шарик 20 под действием пружины 22 занимает место во второй верхней впадине профили" рованной проточки 21 (Фиг.3), а при 1 О последующем увеличении расхода совместно с плунжером 18 совершает ход вниз, упираясь в первую нижнюю впадину профилированной проточки 21 (фиг 1 ) .15Развертка профилированной проточ" ки 21 образована двумя ломаными линиями, каждая из которых имеет не менее двух впадин, причем впадины одной ломаной линии смещены относи" 2 р тельно впадин другой ломаной линии, а расстояние между ломайймй линиями в любой точке профилированной проточки 21 не меньше диаметра шарика 20.По окончании рейса буровой о , "- 25 с гидровибратором на колонне бурильных труб 31 извлекается и. скважины. Формула изобретенияЗОГидровибратор, включающий верхний переходник с каналами для прохода промывочной жидкости, корпус, верхнюю и нижнюю наковальни, цилиндр с разме" щенным в нем ступенчатым поршнем р 5 бойка, впускной и выпускной клапаны,8пусковой механизм, о т л и ч а ю " щ и й с я тем, что, с целью повышения эФфективности его работы, он .снабжен кожухом, закрепленным на верхнем переходнике и нижней наковальне и образующим с цилиндром коль цевой зазор, и пусковым механизмом, установленным в верхнем переходнике и выполненным в виде подпружиненного плунжера с кольцевой канавкой, проФилированной проточки на внутренней поверхности верхнего переходника и шарика, размещенного в кольцевой канавке плунжера и взаимодействующего с профилированной проточкой переход" ника, при этом в верхней части переходника выполнен перепускной ка" нал, плунжер установлен с возможностью поочередногоперекрытия пе" репускного и выпускнбго каналов верхнего переходника, а развертка профи" лированной проточки образована дву"мя ломаными линиями, каждая из которых имеет. не менее двух впадин, и впадины одной ломаной линии смещены относительно впадин другой ломаной линии, а расстояние между ломаными линиями в любой точке профилирован ной проточки не меньше диаметра шарика, причем в нижней наковальне выполнен продольный канал, гидравлически связанный с кольцевым зазо ром между:,кожухом и цилиндром и с перепускным и вйпускным каналами верхнего переходника.щгэов агЯ Рю ГСсетаеитель А,ХроминТехредМ.Моргентал Корректо Редактор Т.Юрчикова аФаеафф вейФюФ .е еааВЭВЮФВаВ и а КНТ ССС р венного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, Ра изда Гагари,4 Я Е В Е Е Й 9 В Е а в ааф аЗаказ 2741,НИИПИ Государс ЮЮ ЮИ 4 В Эфтою юю роизводственн