Колонковый набор

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН а 14 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ скважины при бурении, в емная труба находится в со и выполнена в виде группь торцами патрубков с длинощей условию нутренняя кернопритоянии сжатия состыкованных удовлетворяю. поперечно.рубы, м;ения на. 3982,8 ения а труб,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТ(72) И. Н. Страбыкин, В. В. Нескоромных и Н, А. Буглов(71) Иркутский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 622,243,64 (088,8)(56) 1, Авторское свидетельство СССР И 739213, кл, Е 21 В 25/00, 1978.2. Авторское свидетельство СССРНГ 71 кл. Е 21 В 25/00, 1978 (прототип), (54) (57) КОЛОНКОВЬЗЙ НАБОР, содержа. щий наружную трубу с переходником и коронкой, а также размещенную между переходником и коронкой в упруго деформированном состоянии внутреннюю керноприем. ную трубу, о т л и ч а ю щ и й с я м, что, с целью уменьшения искривления Фт 5 ц Е 21 В 25/00, Е 21 В 7 10 де 2 - длина патрубка, м; 3- осевой момент инерции го сечения внутренней- площадь поперечного се ружной трубы, м; Яр, - площадь поперечного се ренней трубы, м; Р - усилие предварительного внутренней трубы, кг; Е - модуль упругости материал МПа.148966 3 10 го набора при предварительном напряженииколонкового набора на необходимое дляпрактических целей усилие.Внутренний диаметр внутренней трубы 325 определяется как превышающий на 1 - 2 ммжнени.внутреннего диаметра породораэрушающегоинструмента 4,ривлеПеред бурением при сборке колонковогонабора производится предварительное сжатие30 внутренней трубы 3 закручиванием переходУжнУ ника 1, Усилие сжатия должно быть не менее усилия при бурении.корон. Длина патрубков выбрана исходя из сле.дующего, При предварительном напряжениикомпоновок малого диаметра для бурениянепас отбором керна и имеющих поэтому внут.патреннюю и наружную трубы, примерно, равных жесткостей жесткость - ЕХ, где Е -модель упругости материала трубы, 3осевой момент ,инерции поперечного сечениятрубы), наблюдается деформация всей конструкции колонкового набора. Деформациякомпоновок наблюдается при предварительгоном напряжении за счет изгиба внутреннейтрубы в пределах зазора между наружной и внутренней трубами, который всегдаприсутствует в пределах технологическихвнут.допусков, установленных на изготовлениеи для сборки компоновокИзгибу такжетияспособствует несовершенство прочностныхт б,свойств материала, из которого изготовленыру ф компоновки,нерции попй трубы,м ина патрубка,евой момент и еречно 1я насечения площадь ружной внутренн поперечн трубы, млоперечн трубы, м предварит ей трубь упругости го сечени 3ого сеченияельного сжа КГ 1 материала площадьреннейусилиевнутренн Е - модульМПа. Поэтому для решеого напряжения ко ния задачи предварител мпоновок для разведочром керна предлагаетнутреннюю трубу из патых равна критической стойчивости, что позвоВыпол натру ноприемнои трубы из груп.деленной длины уменьшачной силы, действующейее с наружной трубой, иает величину прогиба на. ние кер ков опр ного бурения с от ся изготавливать в рубков, длина кото елич.у попе контак естах еньш длине по условию мь 4 1Изобретение относится к горному делу, ксредствам для бурения с отбором керна,Известны колонковые наборы, содержащиенаружную трубу с переходником и корон.кой, а также внутреннтою керноприемнуютрубу 111,При бурении известными наборами удовлетворительный выход керна может бытьполучен только при ограниченной длине кер ноприемной трубы, поскольку при большихразмерах наблюдается. искривление набора иподклепка керна.Известны также колонковые наборы, гдепредусмотрены средства для увеличения жесткости н устойчивости керноприемной трубы.Такой колонковый набор содержит наружную трубу с переходником и коронкой, атакже размещенную между переходником икоронкой в упруго деформированном состо.янин внутреннюю керноприемную трубу 121,Однако наличие предварительного нажения в конструкции стабилизирует фокерноприемной трубы, но в то же врев результате деформации изгиба нартрубы может вызвать искривление скваны при бурении с последующими ослоями.Цель изобретения - уменьшение искния. скважины при бурении.Указанная цель достигается тем, чтоколонковом наборе, содержащем нартрубу с переходником и коронкой, аразмещенную между переходником икой в упруго деформированном состовнутреннюю керноприемную трубу, послнаходится в состоянии сжатия и выполв вице группы состыкованных торцамирубков с длиной, удовлетворянлцей усл бора под действием этой силы и при прило. женки осевой нагрузки.На фиг, 1 показан колонковый набор, разрез; на фнг. 2 - 5 - расчетные схемы для определения рациональной длины патрубков,Колонковый набор включает переходник 1, соединенный с наружной трубой 2, внутреннюю керноприемную трубу 3, собранную иэ состыкованных своими торцами патрубков, и породоразрушающий инструмент 4, соеди. пенный с наружной трубой 2. Внутренняятруба 3 устанавливается во внешнюютрубу 2 без зазора (в пределах технологического допуска на изготовление и сборку) и выполняется составной из состыко.ванных между собой патрубков, длина ко.торых не превышает критическую длину дляданных размеров поперечного сечения, чтопозволяет избежать продольного изгиба каждого отдельного патрубка и всего колонково.- изгибная жесткость наружной трубы;:220 см . 0,1 см; АС = 220 см; ВС 1- 4 5.10-4.О Яп2Е О АС 22 Р 1= 3 п у Р = 227 к згибное равно 4,54.к 2 10 12 Е внРВ0,0093 тд. 8 00938 10 0,0093 и тех же очень бо 48 Е У 144 к 4 1; е 5 3ляет избежать изгиба каждого отдельного патрубка. Перекосы в местах состыковки создают меньшую поперечную силу, чем в сплошной трубе, что видно из приведенных расчетов, Расчет проведен по известной мето дике,4 ВЕ 3внд е -- . - т - вила давления на внутВдзреннюю поверхность наружной трубы;Е - прогиб в пределах за 15зора между наружнойи внутренней трубами.Чтобы наружная труба не изгибалась, под действием изогнутой внутренней трубы, должно соблюдаться условие КЗР фиг. 2),Рассмотрим конструктивную схему, когда внутренняя труба выполнена в виде целостного трубчатого элемента, подставив реальные значения для колонкового набора диаметром 57 мм с толщиной стенки 3,75 мм, Внутренняя труба диаметром 49,5 мм с толщиной стенки 3,0 мм.Е = 2 10 кг/см, У 22 4 У 12 4 Р 100 р: ----- = 33 кГ, Р =- " - = 144 кГ 1 3048 2 106 22 48,2.пб,64 1068.106При 1 = 0,05 см, 33144 0,05 3) =21,6;при Х = 0,08 см, 33 (1144 0,08 3) = 34,6,Таким образом, при зазоре 0,08 см наступит изгиб, а деформация наружной трубы бу.дет наблюдаться и при меньших зазорах.35Также могут быть различные условия закрепления концов внутренней трубы, Напри.мер, если концы внутренней трубы защемлены то при тех же условиях поперечная си 40ла равна (фиг. 3).=322,7 1;4 значениях поперечная сила дости.льших значений48,2 1022--- 33 кГ;64 1050 48-Е Звн 48 2 10 12Г -8 й 8, 10111Б Р; = 2 Р,4 Р = 645 4 1+ 144 1 = 7 4Если внутренняя труба представляет собой собранную из состыкованных патрубков, дли. на которых равна критической по условию устойчивости, каждый отдельный патрубок не получит изгиба, а перекосится во внешней трубе в пределах зазора, Причем перекос патрубков будет не симметричным, а беспорядочным за счет неточности при обработке тор. цовых поверхностей патрубков, что еще больше уменьшит суммарную поперечную силу из-за беспорядочной ориентации единичных сил,Рассмотрим перекос в виде полуволны фиг. 4). Определим длину патрубка, исходя из критической силыОнкр .Ю 48 2 10 22К = ------- 24,8 85,184 .10 з Таким образом, поперечная сила в последнем случае значительно меньше, что поэво. ляет сжимать внутреннюю трубу для предварительного напряжения колонкового набора с требуемым усилием.По длине патрубков меньше критической увеличивается количество стыков по длине колонкового набора, что отрицательно сказы. вается на условия кернообразования, что крайне нежелательно. Таким образом, оптимальной длиной патрубков является длина, равная критической величине по условию устойчивости.Для сжатия внутренней трубы применяются усилия, которые не создают усилие предварительного растяжения в наружной трубе, превышающее величину осевого усилия, опреде ляемого технологическими режимами бурения, Ограничение нагрузки позволит обеспечить полную сопротивляемость изгибу колонково. го набора от осевого усилия, а также избежать излишней деформации колонкового набора.33(789,4 0,05) = 39,47, т,е. прогиб наступеще раньше. Определим силу сжатия внутренней трубыРх согласно расчетной схеме (фиг, 3),1148966 ив иост ния пр базовы ктом и см д/100 0 1000 2 10 1000 1000 2 3 26,184,84 432 12 12,5 20,5 150Опрокидываю.ший моментзабоя,4,0210,4216,8223,22 Интенсивность ис. ривления при бурении предлагаемым олонковым набором,град/100 м1148966 Редактор Р Заказ 1840/20 Тираж 540 ВНИИПИ Государственного ко по делам изобретений и о 3035, Москва, Ж - 35, Раушская