Устройство для закладки в буровую скважину пружинных кольцевых реперов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКЛАДКИ В БУРОВУЮ СКВАЖИНУ ПРУЖИНШХ КОЛЬЦЕВЫХ РЕПЕРОВ, содержащее полый цилиндрический корпус с переходником, в котором выполнено сквозное осевое отверстие с резьбой, внутри которого жестко закреплено кольцо и коаксиально установлены с возможностью осевого перемещения основной поршень с ограничителем и створками, шток,на котором последовательно со стороны переходника закреплены подпружиненный дополнительный поршень, упорная шайба, треугольные вставки и ограничитель , отличающееся тем, что, с целью повьнпения производительности и экономической эффективности работ по закладке реперов, оно снабжено полым ципиндром с радиальными отверстиями, жестко соединенным с переходником и установленным коаксиально с корпусом, а в переходi СЛ нике, кольце и основном поршне выполнены парные диаметрально расположенные соосные отверстия, параллельные оси корпуса, при этом подпружиненный дополнительный поршень размещен внутри полого цилиндра коаксиально с последним. to 4:: со оо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1УВЛИН

Ц91 «11

3(Я) Е 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

©Р

ГОсудАРстВенный номитет сссР по делАм изоБРетений и отнРытий (21) 3636842/22-03 (22) 23.08.83 (46) 30.10.84. Бюл. У 40 (72) Б .Я . Гвирцман и В.Н. Гусев (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт горной механики и маркшейдерского дела (53) 622.235(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 964142, кл. Е 21 С 39/00, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

У 1002580, кл . E 2 1 С 39/00, 1981 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКЛАДКИ В

БУРОВУЮ СКВАЖИНУ ПРУЖИННЫХ КОЛЬЦЕВЫХ

РЕПЕРОВ, содержащее полый цилиндрический корпус с переходником, в котором выполнено сквозное осевое отверстие с резьбой, внутри которого жестко закреплено кольцо и коаксиально установлены с возможностью осевого перемещения основной поршень с ограничителем и створками, шток, на котором последовательно со стороны переходника закреплены подпружиненный дополнительный поршень, упорная шайба, треугольные вставки и ограничитель,отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и экономической эффективности работ по закладке реперов, оно снабжено полым ципиндром с радиальными отверстиями, жестко соединенным с переходником и установленным коаксиально с корпусом, а в переходнике, кольце и основном поршне выполнены парные диаметрально расположенные соосные отверстия, параллельные оси корпуса, при этом подпружиненный дополнительный поршень размещен внутри полого цилиндра коаксиально с последним.

1121

1

Изобретение относится к горной промышпенности, предназначено дпя исследований сдвижения горных пород при подземной разработке месторождений полезных ископаемых, и может быть использовано для закладки в буровые скважины пружинных кольцевых реперов.

Известно устройство для закладки в буровую скважину пружинных кольце" вых реперов, содержащее кольцо, пружину, поршень со штоком и установленным на нем дополнительным поршнем, размещенные в корпусе, и колонну буровых штанг (1 ).

Недостатками этого устройства являются низкая производительность работ по закладке реперов и большие затраты труда на спуско-подъемные операции.

Наиболее близким техническим решением к данному является устройство для закладки в буровую скважину пружинных кольцевых реперов, включающее полый цилиндрический корпус с переход ником, в котором выполнено сквозное осевое отверстие с резьбой, внутри которого жестко закреплено кольцо и коаксиально установлены, с возможностью осевого перемещения, основной пор30 шень с ограничителем и створками, шток, на котором последовательно со стороны переходника закреплены подпружиненный дополнительный поршень, упорная шайба, треугольные вставки и ограничитель (2 j.

Недостаток данного устройства состоит в том, что оно позволяет использовать только такие реперы, местоположение которых B скважине может быть зафиксировано с помощью магнито-герконовых или других аналогичных датчиков, периодически спускаемых в скважину. Для сохранения неизменного положения датчиков в поперечном сечении скважины эти

45 датчики обычно снабжаются центрирующим устройством, для беспрепятственного перемещения которого по скважине последняя должна быть, как правило, обсажена трубами из полимерного материала. Обсадка скважины полимерными трубами представляет собой весьма трудоемкий процесс, так как эти трубы выпускаются промышленностью в виде коротких отрезков, для SS соединения которых при спуске в скважину необходимо либо на каждом из них предварительно нарезать резьбу, 433 2 либо создавать над устьем скважины специальное устройство для сварки труб, что в большинстве случаев не представляется возможным. Кроме того, для предотвращения повреждения реперов при спуске обсадных труб скважину в местах установки реперов предварительно разбуривают, что также является сложным и трудоемким процессом.

Цель изобретения — повышение производительности и зкономической эффективности работ по закладке реперов.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для закладки в буро-! вую скважину пружинных кольцевых реперов, включающее полый цилиндрический корпус с переходником, в котором выполнено сквозное осевое отверстие с резьбой, внутри которого жестко закреплено кольцо и коаксиально установлены с возможностью осевого перемещения основной поршень с ограничи-з телем и створками, шток, на котором последовательно со стороны переходника закреплены подпружиненный дополнительный поршень, упорная шайба, треугольные вставки и ограничитель, снабжено полым цилиндром с радиальными отверстиями, жестко соединенным с переходником и установленным коаксиально с корпусом, а в пере-ходнике, кольце и основном поршне выполнены парные диаметрально расположенные соосные отверстия, параллельные оси корпуса, при этом подпружиненный дополнительный поршень размещен внутри полого цилиндра коаксиально с послецним.

На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 — схема расположения реперов и подвижного троса в скважине.

Устройство содержит основной поршень 1 с открывающимися вверх до ограничителя 2 створками 3, которые насажены на шарнирах 4, шток 5 с треугольными вставками 6 и упорной шайбой 7, соединенный с дополнительным поршнем 8, пружину 9, кольцо 10, жестко закрепленное внутри корпуса

11, соединенного с колонной буровых штанг 12 переходником 13 со сквозным отверстием с резьбой 14 для нагнетания буровой жидкости в пространство между переходником 13 и дополнительным поршнем 8. Дополнительный поршень 8 и пружина 9 помещены внутри полого цилиндра 15, закрепленного

3 1121 с нижней стороны переходника 13 коаксиально корпусу. В ципиндре 15 выполнены отверстия 16 для выхода буровой жидкости в момент, когда дополнительный поршень 8 оказывается ниже этих отверстий. Шток 5 в нижней час-

5 ти снабжен стопором 17; представляющим собой штырь, вставленный в просверленное отверстие. Для уплотнения дополнительный поршень 8 может быть снабжен сальником 18. В верхней части основного поршня 1, в стенке кольца 10 и в переходнике 13 выполнены парные диаметрально расположенные соосные отверстия 19, 20 и 21.

На внутренней стороне каждого пружинного кольцевого репера 22, представляющего собой разрезное пружинное кольцо, выполнена скоба 23. Реперы

22 в сжатом виде вставляются в кор20 пус 11 таким образом, чтобы скоба 23 каждого репера располагалась под одним и тем же отверстием 19 в верхней части основного поршня 1. Подвижный трос 24, переброшенный через блок 25, закрепленный в забое 26 скважины 27 с помощью "ерша" 28 со скобой 29, пропущен через скобы 23 реперов 22, парные отверстия 19 и

20 в верхней части основного поршня 1 и стенке кольца 10 простран—

30 ство между стенками цилиндра 15 и корпуса 11 и парные отверстия 21 в переходнике 13. Концы троса 24 в натянутом состоянии выведены на з ем ную пов е рх нос ть . 35

Устройство работает следующим образом.

Сначала на забой 26 скважины 27 с помощью колонны буровых штанг без вращения последних доставляется и 40 заклинивается "ерш" 28 с закрепленным на нем с помощью скобы 29 блоком 25, через который переброшен трос 24, поддерживаемый при спуске и после его окончания в натянутом состоянии. 45

После извлечения штанг их нижний конец 12 соединяется с переходником 13.

Концы троса 24 пропускаются снизу через скобы 23 вставленных в сжатом состоянии в корпус 11 реперов 22, че- 50 рез парные отверстия 19 и 20 в верхней части основного поршня 1 и стенке кольца 10, через пространство между стенками ципиндра 15 и порпуса 11 и через парные отверстия 21 в переход- 55 нике 13, затем концы троса 24 натягиваются и фиксируются в направлении, соответствующем расположению плос433 4 кости блока 25 в забое скважин. На колонне буровых штанг 12 устройство, скользя по тросу 24, спускается к .месту установки нижнего репера, после . чего в пространство цилиндра 15 между переходником 13 и дополнительным поршнем. 8 через колонну буровых штанг 12 и отверстие 14 в переходни— ке 13 с помощью бурового насоса нагнетается буровая жидкость, например вода. При этом дополнительный поршень 8 начинает двигаться вниз и самая верхняя из треугольных вста— вок 6 штока 5 начинает оказывать давление на створки 3, которые передают это давление основному поршню

1, упирающемуся в верхний репер 22, выталкивая реперы из корпуса 11.

Нижний репер 22 освобождается из корпуса 11 и устанавливается в заданном месте скважины, при этом дополнительный поршень 8, оказавшись ниже отверстий 16, прекращает движение вниз из-за падения буровой жидкости за счет утечки ее через эти отверстия

16. Момент выталкивания фиксируется по падению давления буровой жидкости на манометре бурового насоса, после чего насос выключают. Основной поршень 1 при этом занимает положение, отличающееся от первоначального на величину, равную высоте вытолкнутого иэ корпуса 11 нижнего репера 22.

С помощью пружины 9 дополнительный поршень 8 со штоком 5 возвращается в исходное положение. При этом створки 3 основного поршня 1, поворачи- ваясь на шарнирах 4, открываются второй сверху треугольной вставкой 6 штока 5 и после прохождения штока 5 вверх до упора шайбы 7 в кольцо 10 возвращаются в исходное положение под действием собственного веса, что обеспечивается наличием ограничителя 2. При очередной подаче буро- вой жидкости на створки 3 оказывает давление вторая треугольная вставка 6 штока 5, и процесс выталкивания очередного репера 22. из корпуса

11 повторяется. Аналогичным образом из корпуса 11 в требуемых местах скважины выталкиваются остальные реперы 22. Выпадению основного поршня 1 из корпуса 11 после выталкивания из него последнего репера 22 препятствует стопор 17.

По окончании установки реперов

22 в заданных местах осуществляют монтаж устройства для определения

S 1 их смещений. С указанной целью концы подвижного троса 24 скрепляют друг с другом и образовавшийся бесконечный трос надевают íà расположенный над устьем скважины 27 блок

30. При этом трос 24 удерживается под постоянным натяжением с помощью соединенного с осью блока 30 натяжного троса 31 с грузом 32, переброшенного через дополнительный блок

33, установленный на жестком основании 34. На жестком основании 34 закреп ляют отсчетную планку 35. На ветви я роса 24, проходящей через скобы 23 реперов 22, закрепляют защелку 36, выполненную с возможностью свободного пропуска ее сквозь отверстия

21, 20 и 19 и сквозь скобу каждого репера 22 при движении защелки 36 вниз и взаимодействия ее со скобой ближайшего репера 22 при движении защелки 36 вверх. Путем вытягивания из скважины противоположной ветви троса 24 защелку 36 пропускают через скобу 23 верхнего репера 22. Затем защелку 36 подтягивают вверх до упора в упомянутую скобу 23, на ветви троса 24 ° на которой расположена защелка 36, в месте схода троса 24 с блока 30 делают метку 37, соответствующую данному реперу, и определяют ее высотное местоположеЬ нне путем измерения расстояния от . нее до отсчетной планки 35 и нивелирования последней. Аналогичным образом делаются метки 37 и определяется их высотное местоположение и для нижерасположенных реперов 22, после чего защелку 36 путем вытягивания иэ скважины противоположной ветви троса 24 извлекают на земную поверх-!

О ность, 121433

При проведении дальнейших серий наблюдений защелку 36 поочередно пропускают через скобы 23 всех реперов

15 22 и, подтягивая ее каждый раз вверх до упора в скобу 23 каждого репера

22, определяют высотное местоположение соответствующей метки 37 на тросе 24. Смещения реперов за период

2О между двумя сериями наблюдений определяются как разности между соот= ветствующими высотными местоположениями меток 37.

В данном устройстве отпадает

25 необходимость предварительного разбуривания скважины в местах установки реперов и обсадки скважины трубами из полимерных материалов, кроме того, упрощаются наблюдения за смещ щением реперов, сокращается время на их выполнение и обработку результатов, 1121433

Составитель Г. Алексеева

Техред О.Неце Корректор Л. Пилипенко

Редактор А. Долинич

Филиал ППП "Патент" ° г. Ужгород, ул . Проектная, 4

Заказ 7951/26 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва,Ж-35, Раушская наб ., д. 4/5