КОЛОНКОВЫЙ СНАРЯД

Предполагаемая полезная модель относится к устройствам для получения и извлечения ненарушенного керна, а именно к двойным колонковым трубам или снарядам, и может найти применение для бурения нефтяных и газовых скважин с отбором керна в трещиноватых и разрушенных горных породах.
Известны колонковые снаряды с невращающейся в процессе бурения керноприемной трубой. К настоящему времени разработан ряд конструкций двойных колонковых снарядов с невращающейся керноприемной трубой, например, керноприемные устройства типа Силур, Кембрий и др. (Методическое руководство по бурению с отбором керна нефтяных и газовых скважин. РД 39-2-399-80.МНП, ВНИИБ, М., 1982г.-С.19-21). Колонковый снаряд данного типа содержит наружную трубу с породоразрушающим инструментом, внутри которой посредством узла вращения закреплена керноприемная труба, снабженная кернорвателем.
Основной недостаток снарядов данного типа заключается в том, что в процессе бурения сформированный керн, проходя в керноприемную трубу, соприкасается с подпружиненными лепестками кернорвателя, что ведет как к износу керна по диаметру, и к возможности излома рычажков кернорвателя при отборе керна в разрушенных и сильнотрещиноватых породах.
Более надежны колонковые снаряды с кернорвателем, изолированным при бурении от соприкосновения со сформированным керном.
Известный снаряд содержит наружную трубу ,q породоразрушающим инструментом, керноприемную трубу, зафепленную внутри наружной с помощью механизма перемещения. Механизм перемещения включает полый корпус и трубчатый поршень, скрепленные шариковым замком с запорной втулкой управляющего клапана, и кернорватель, размещенный в пространстве между наружной и керноприемной трубами (Прототип, патент Isl2l 1068891, приоритет 12.01.1983 г., зарегистрирован в государственном реестре изобретений 14.05.1993 г.).
Недостатком этого снаряда является возможность создания аварийной ситуации в момент подъема подвижной части снаряда для открьп ия кернорвателя. Аварийная ситуация возникает в том, случае, если после рассоединения шарикового замка с помощью рабочего давления жидкости керноприемная труба не может подняться на высоту необходимую для открьггия каналов сброса жидкости из колонны труб. Это может произойти из-за заклинивания подвижной части в корпусе, например, при подаче в снаряд неочищенного бурового раствора со шламом, мусором и пр. В
КОЛОНКОВЫЙ СНАРЯД
результате этого при подъеме снаряда из скважины колонна бурильных труб будет постоянно заполнена буровым раствором, так как сливные отверстия в узле подъема не будут открыты, что приведет к большим потеря качественного раствора (до 10  1000 м бурильных труб). Кроме того нарушаются условия безопасного ведения работ, так как буровой раствор заливает рабочую площадку при развинчивании бурильных труб.
Поставлена задача: повысить надежность работы колонкового снаряда и улучшить условия его эксплуатации
Эта задача решена следующим образом. Колонковый снаряд содержит наружную трубу с породоразрушающим инструментом, керноприемную трубу, закрепленную внутри наружной, кернорватель, размещенный между наружной и керноприемной трубами, механизм перемещения керноприемной трубы, имеющий полой корпус и трубчатый поршень, скрепленные шариковым замком с запорной втулкой управляющего клапана. Трубчатый поршень выполнен в виде трубчатого корпуса и закрепленного в его нижней части кольцевого поршня, причем между трубчатым корпусом и кольцевым поршнем установлено стопорное предохранительное кольцо из мягкого вязкого материала, например, алюминия, а нижняя часть запорной втулки выполнена заостренной.
Далее сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:
-на фиг.1 - колонковый снаряд в разрезе по вертикальной оси в положении для бурения с отбором керна;
на фиг.2 представлен фрагмент снаряда с узлом подъема керноприемной трубы в положении приложения усилий для подъема;
-на фиг.З представлен фрагмент снаряда с узлом подъема керноприемной трубы после среза стопорного предохранительного кольца.
Колонковый снаряд (фиг.1) состоит из породоразрушающего инструмента для бурения с отбором керна 1, соединенного с наружной трубой 2, внутри которой установлена с помощью механизма регулирования 3 и закреплена переводником 4 внутренняя часть снаряда, включающая рычажковый кернорватель 5, керноприемную трубу 6, соединенную с подшипниковым узлом 7 и механизмом перемещения (камерой давления) 8 керноприемной трубы 6.
Подшипниковый узел 7 выполнен в верхней части с гнездом под шаровой клапан 9. Полый корпус 10 механизма перемещения б.соединенный с верхней частью подшипникового узла 7, выполнен с отверстиями 11.
Внутри корпуса 10 установлен трубчатый поршень 12, выполненный из трубчатого корпуса 13 и кольцевого поршня 14, соединенных резьбой, а между ними установлено стопорное предохранительное кольцо 15 из мягкого материала, например, алюминия. Высота кольцевого поршня 14 меньше размера отверстия 11. В трубчатом корпусе 13 выполнены соединительные каналы 16 и запорные отверстия 17.
Внутри трубчатого корпуса 13 закреплена стопорами 18 запорная втулка 19с гнездом под второй шаровой клапан 20 (фиг.2). При этом высота запорной втулки19 меньше расстояния от верхней части предохранительного кольца 15 до нижней границы отверстия 16.
КорпусЮ и трубчатый корпус 12 и соединены запорными шарами 21. Стопорное предохранительное кольцо 15 в процессе работы разделяется на две части 22 и 23 (фиг 3).
Внутри керноприемной трубы 6 помещается керн 24.
Работа колонкового снаряда. После спуска снаряда на забой скважины без шарового клапана 9 и подачи бурового раствора на забой через центральное отверстие подшипникового узла 7 и керноприемную трубу 6, бросают шаровой клапан 9, который проходит через отверстие запорной втулки 19 и устанавливается в гнездо подшипникового узла 7. Вследствие того, что канал прохода жидкости через керноприемную трубу 6 перекрыт - поток промывочной жидкости направляется через отверстия 11, межтрубное пространство и отверстия в породоразрушающем инструменте на забой скважины. Затем включают вращение снаряда, создают осевую нагрузку на забой и производят бурение с отбором керна. Керн 24 поступает внутрь керноприемной трубы 6, причем в процессе бурения (фиг. 1) рычажки кернорвателя 5 изолированы от керна 24 керноприемной трубой 6.
По окончании рейса производят отрыв керна. Для этого без отрыва снаряда от забоя скважины бросают в полость бурильных труб второй шаровой клапан 20, который устанавливается в гнездо запорной втулки 19. Затем включают насос, создают давление внутри колонны бурильных труб, которое через клапан 20 и запорную втулку 19 воздействует на стопоры 18. При достижении усилия, превышающего прочность материала стопоров 18, происходит их срезание. После этого втулка 19с шаровым клапаном 20 перемещается в нижнюю часть трубчатого поршня 12 на стопорное предохранительное кольцо 15. При этом через отверстия 16 повышается давление в камере давления 8, в результате чего полый корпус 10 вместе с керноприемной трубой 6 перемещается вверх, выталкивая шары 21 из отверстий 17. Это должно привести к рассоединению корпуса 10 и трубчатого поршня 12, что в дальнейшем должно обеспечить выход элементов кернорвателя и сброс жидкости из снаряда при подъеме
его из скважины. В случае аварийной ситуации, когда по какой-либо причине не произошло рассоединение корпуса 10 и трубчатого поршня 12, необходимо, чтобы при подъеме снаряда происходил слив жидкости из колонны бурильных труб через колонковый снаряд. Для этой цели, если не произошло рассоединение корпуса 10 и трубчатого поршня 12, производят повышение давления жидкости в снаряде до расчетной величины, превышающей рабочее давление, после чего произойдет срезание стопорного предохранительного кольца 15. При этом запорная втулка 19с клапаном 20 и срезанной частью 22 стопорного предохранительного кольца 15 попадает в пространство между подшипниковым узлом 7 и кольцевым поршнем 14. В результате обеспечивается срыв жидкости {при подъеме снаряда) через отверстие 11. Применение в колонковом снаряде стопорного предохранительного кольца , срезаемого запорной втулкой в случае аварийной ситуации, позволяет значительно улучшить условия его эксплуатации в процессе бурения, повысить эффективность работы за счет предотвращения потерь качественного бурового раствора при подъеме снаряда из скважины.