Колонковый набор
COLUMN SET

Изобретение относится к области горного дела и предназначено для бурения скважин в сложных условиях.
Известен колонковый набор (патент Великобритании №2181764, кл. Е 25/00, 1972), содержащий наружную трубу с распорным узлом и размещенными в ней в нижней части съемными секторами.
Недостаток данного набора состоит в том, он не обеспечивает надежной работы в сложных условиях бурения из-за невозможности обеспечения постоянства передачи крутящего момента. Надежность работы колонкового набора является низкой.
Известен колонковый набор (авторское свидетельство СССР, №1795077, кл. Е21В 25/04, 1993), являющийся более близким к предлагаемому по конструкции и достигаемому эффекту и принимаемый за прототип. Колонковый набор содержит наружную трубу с приводным нижним участком с выполненными на нем вертикальными шлицами, размещенную в наружной трубе подвижную муфту, распорный узел с наклонными пазами, верхняя часть которого размещена в подвижной муфте, съемную внутреннюю трубу с коронкой, соединенную с нижней частью распорного узла, захватную головку подвижной муфты, съемный породоразрушающий инструмент в виде группы раздвижных клиновых секторов, размещенных в наклонных пазах распорного узла и связанных пластинчатыми пружинами с подвижной муфтой, ограничитель хода распорного узла относительно муфты.
Недостаток данного набора также состоит в том, он не обеспечивает надежной работы в сложных условиях бурения из-за невозможности обеспечения постоянства передачи крутящего момента. Так при работе колонкового набора в сильно обводненных породах (плывунах) отсутствует реакция забоя и вращение не передается на породоразрушающий инструмент. То же происходит и при вхождении в более плотные глинистые или суглинистые породы. Во всех случаях крутящий момент при передаче вращения на породоразрушающий инструмент падает из-за низкого сцепления между наружной трубой и внутренней трубой, поскольку крутящий момент передается через фрикционное зацепление. Это снижает надежность работы колонкового набора в сложных условиях бурения.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы колонкового набора в сложных условиях бурения за счет обеспечения постоянства передачи крутящего момента.
Технический результат достигается тем, что колонковый набор, содержащий наружную трубу с приводным нижним участком с выполненными на нем вертикальными шлицами, размещенную в наружной трубе подвижную муфту, распорный узел с наклонными пазами, верхняя часть которого размещена в подвижной муфте, съемную внутреннюю трубу с коронкой, соединенную с нижней частью распорного узла, захватную головку подвижной муфты, съемный породоразрушающий инструмент в виде группы раздвижных клиновых секторов, размещенных в наклонных пазах распорного узла и связанных пластинчатыми пружинами с подвижной муфтой, ограничитель хода распорного узла относительно муфты, согласно изобретению, на распорном узле выполнены вертикальные шлицы с обеспечением передачи крутящего момента на всем ходе распорного узла относительно муфты, при этом длина вертикальных шлицов на распорном узле и вертикальных шлицов приводного нижнего участка наружной трубы больше, чем ход распорного узла относительно подвижной муфты.
Сущность изобретения и возможность его осуществления поясняются фиг. 1-3, где на фиг. 1 представлена схема устройства после его спуска в скважину, на фиг. 2 - во время спуска, на фиг. 3 - разрез по А-А фиг. 2.
Устройство (фиг. 1) содержит наружную трубу 1 с приводным нижним участком 2, с выполненными на нем вертикальными шлицами 13, размещенную в наружной трубе подвижную муфту 3, распорный узел 6 с наклонными пазами 7, верхняя часть 8 которого размещена в подвижной муфте 3, съемную внутреннюю трубу 4 с коронкой 5, соединенную с нижней частью распорного узла 6, захватную головку 9 подвижной муфты 3, съемный породоразрушающий инструмент в виде группы раздвижных клиновых секторов 10, размещенных в наклонных пазах 7 распорного узла 6 и связанных пластинчатыми пружинами 11 с подвижной муфтой 3, ограничитель 12 хода распорного узла 6 относительно подвижной муфты 3.
На распорном узле 6 выполнены вертикальные шлицы 14 с обеспечением передачи крутящего момента на всем ходе распорного узла 6 относительно подвижной муфты 3, при этом длина вертикальных шлицов 14 на распорном узле 6 и вертикальных шлицов 13 приводного нижнего участка 2 наружной трубы 1 больше, чем ход распорного узла 6 относительно подвижной муфты 3.
Устройство работает следующим образом.
Во время спуска раздвижные клиновые сектора 10 находятся в верхней части наклонных пазов 7 распорного узла 6 (фиг. 2). В этом положении раздвижные клиновые сектора 7 не препятствуют спуску съемной внутренней трубы 4. По окончании спуска раздвижные клиновые сектора 10 под действием пластинчатых пружин 7 выйдут наружу в ствол скважины, а вертикальные шлицы 14 распорного узла 6 войдут в зацепление с вертикальными шлицами 13 приводного нижнего участка 2 наружной трубы 1, что обеспечит надежную передачу крутящего момента через шлицевое зацепление с наружной трубы 1 на внутреннюю трубу 4 и коронку 5. При приложении осевой нагрузки под действием реакции забоя распорный узел 6, перемещаясь вверх, радиально раздвигает съемные клиновые сектора 10, фиксируя их в приводном нижнем участке 2 наружной трубы 1 (фиг. 1).
В случае вхождения в зону плывуна съемная внутренняя труба 4 с коронкой 5 под действием силы тяжести опустится вниз и раздвижные клиновые сектора 10 выйдут из контакта с приводным нижним участком 2 наружной трубы 1. В этом случае распорный узел 6 тоже переместится вниз, однако вертикальные шлицы 14, выполненные на его цилиндрической части, останутся в контакте с вертикальными шлицами 13 приводного нижнего участка 2 наружной трубы 1. Для выполнения этого условия необходимо, чтобы длина вертикальных шлицов 14, выполненных на распорном узле 6 и вертикальных шлицов 13 приводного нижнего участка 2, была больше, чем ход распорного узла 6. Таким образом, крутящий момент будет передаваться на внутреннюю трубу 4 с коронкой 5 при прохождении зоны плывуна. Это исключит зашламование промывочных каналов коронки 5 при входе в более плотные нижележащие породы за счет того, что на внутреннюю трубу 4 с коронкой 5 будет передаваться крутящий момент. На фиг. 3 показаны цилиндрические участки распорного узла 6, на которых выполнены вертикальные шлицы 14.
Таким образом, предлагаемое изобретение повышает надежность работы колонкового набора в сложных условиях бурения за счет обеспечения постоянства передачи крутящего момента на всем ходе распорного узла относительно подвижной муфты благодаря применению шлицевого зацепления, чем и достигается технический результат.