ДВОЙНОЙ КОЛОНКОВЫЙ СНАРЯД

Предлагаемая полезная модель «Двойной колонковый снаряд» относится к горному делу, в частности к средствам для бурения скважин с отбором керна.
Известно, что при бурении скважин в сложных по получению керна геологических условиях надежный срыв и удержание керна разрушенных, несвязанных горных пород могут обеспечить лишь двойные колонковые снаряды с принудительным захватом керна, оснащенные эффективными кернозахватными элементами и надежными механизмами для их принудительного срабатывания.
Известен двойной колонковый снаряд по ас. 1411431, МКИ Е 21 25/00, содержащий наружную колонковую трубу с породоразрушающим инструментом, внутреннюю керноприемную трубу с кернозахватным элементом в виде деформируемого шлипса, гидравлический затвор, корпус которого закреплен в наружной трубе, а золотник снизу соединен с внутренней керноприемной трубой, приводной поршень, имеющий гнездо под сбрасываемый клапан.
Известный двойной колонковый снаряд хорошо зарекомендовал себя за многие годы использования в разных условиях при бурении скважин с применением в качестве очистного агента промывочной жидкости. В этом снаряде принудительный захват керна производится при подаче на приводной поршень усилия от повышенного давления промывочной жидкости, возникающего после перекрытия сбрасываемым клапаном проходного отверстия в поршне.
В известном двойном колонковом снаряде внутреннее подвижное устройство, включающее внутреннюю керноприемную трубу со скрепленным с ней кернозахватным элементом и связанные с ней золотник, шток и поршень, в исходном подвешенном состоянии при спуске снаряда в скважину и в процессе бурения до осуществления операции принудительного захвата керна опирается на пружину, установленную на штоке между корпусом гидрозатвора и поршнем.
Недостатком этого двойного колонкового снаряда является возможность возврата вверх (в исходное положение) внутреннего подвижного устройства вместе с жестко связанным с ним кернозахватным элементом после проведения операции принудительного захвата керна за счет возвратной реакции пружины. Во избежание этого в известном колонковом снаряде по а.с. 1411431 и в его модификациях по полезным моделям №10770 и №74951 применены разного типа фиксирующие устройства для закрепления кернозахватного элемента в состоянии захвата керна, что ведет к усложнению конструкции.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности и надежности двойного колонкового снаряда с принудительным захватом керна.
Для решения поставленой задачи в двойном колонковом снаряде, содержащем наружную колонковую трубу с породоразрушающим инструментом, внутреннюю керноприемную трубу, кернозахватный элемент в виде деформируемого шлипса, гидравлический затвор, корпус которого закреплен в наружной трубе, а золотник снизу соединен с внутренней керноприемной трубой, приводной поршень с гнездом под сбрасываемый клапан, приспособление для удержания внутреннего подвижного устройства снаряда в исходном подвешенном состоянии при спуске в скважину и в процессе бурения выполнено в виде срезного элемента, установленного на штоке, шток с приводным поршнем жестко не связан, но соприкасается с ним в процессе работы посредством выступа, входящего в соответствующую ему выемку.
Благодаря тому, что шток с приводным поршнем не имеет жесткой связи, а соприкасается с ним в процессе работы посредством выступа, входящего в соответствующую ему выемку, исключается возможность принудительного возврата вверх внутреннего подвижного устройства вместе со связанным с ним кернозахватным элементом за счет реакции пружины, а также упрощается процесс сборки и разборки снаряда. В итоге повышается надежность и эффективность двойного колонкового снаряда.
Предлагаемый двойной колонковый снаряд (фиг.1) состоит из наружной колонковой трубы 1 с породоразрушающим инструментом, например в виде наружной (2) и внутренней (3) коронок, установленных на подкороннике 4, внутренней керноприемной трубы 5 с кернозахватным элементом в виде деформируемого шлипса 6, гидравлического затвора, корпус 7 которого закреплен в наружной трубе 1, а золотник 8 снизу соединен с керноприемной трубой 5, сверху посредством штока 9 контактирует без жесткой связи с приводным поршнем 10, имеющим гнездо под сбрасываемый клапан 11. Приводной поршень 10 размещен во внутренней полости переводника 12, который в верхней части
имеет резьбу для соединения с бурильными трубами 13. Шток 9 снизу соединен с золотником 8 гидрозатвора. В нижней части золотника 8 на пути восходящего потока промывочной жидкости установлен фильтр 14, предотвращающий вынос керношламового материала из внутренней керноприемной трубы.
При спуске в скважину и в процессе бурения внутреннее подвижное устройство подвешено на срезном элементе 15, установленном на штоке 9 и опирающемся на корпус 7 гидрозатвора через втулку 16.
Двойной колонковый снаряд работает следующим образом.
В процессе бурения промывочная жидкость, подаваемая от поверхностного бурового насоса (не показан), по колонне бурильных труб 13 поступает через каналы в поршне 10 и корпусе 7 гидрозатвора в кольцевой зазор между наружной трубой 1 и внутренней керноприемной трубой 5 и далее через каналы в подкороннике 4 в зазор между коронками 2 и 3. В призабойной части поток раздваивается: часть жидкости поднимается по кольцевому зазору между наружной трубой 1 и стенками скважины, где дальнейшее ее продвижение частично ограничивается утолщением на нижней части корпуса гидрозатвора, в связи с чем большая часть промывочной жидкости направляется внутрь керноприемной трубы 5, создавая внутренний восходящий поток, выходящий в затрубное пространство через радиальные каналы в золотнике 8 и корпусе 7 гидрозатвора выше кольцевого утолщения.
По окончании бурения внутрь бурильных труб сбрасывается клапан, например в виде шарика 11, который садится в гнездо поршня 10, перекрывая канал в нем для прохождения промывочной жидкости к забою. Включается буровой насос, над приводным поршнем создается повышенное давление, от усилия которого срезается срезной элемент 15, после чего под действием этого усилия кернозахватный элемент принудительно внедряется в зазор между керном и внутренней конусной проточкой в корпусе подкоронника. При этом керн любого агрегатного состояния захватывается деформируемым шлипсом. После отключения бурового насоса и снятия давления в магистрали кернозахватный элемент в состоянии захвата керна остается в крайнем нижнем положении. Кроме возникающих при захвате мощных сил трения, удержанию деформируемого шлипса в состоянии захвата способствуют собственный вес внутреннего подвижного устройства, керна и столба жидкости, заполняющей бурильные трубы над сбрасываемым клапаном.
При следующем спуске снаряда в скважину устанавливается новый срезной элемент.