Буровой снаряд

 

Использование: бурение скважин с непрерывным выносом керна. Сущность изобретения: буровой снаряд содержит породоразрушающий инструмент с промывочными каналами, соединенную с ним наружную колонну труб с радиальным каналом и расположенный над ним пакер, внутреннюю колонну труб с ребрами, которые разделяют межтрубное пространство на две изолированные камеры. Трубы внутренней колонны имеют фиксаторы от проворота, а наружная колонна - предохранители. Последние размещены по обе стороны от радиального канала с возможностью взаимодействия с ребрами внутренней колонны. Фиксаторы могут быть выполнены в виде кулачковой пары, а предохранители - в виде штифтов или винтов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области буровой техники, а именно к снарядам для бурения скважин с непрерывным выносом керна.

Известен буровой снаряд, включающий двойную бурильную колонну и породоразрушающий инструмент, соединенный с наружной бурильной колонной (авт. св. СССР N 474598, кл. E 21 B 10/02, 1972).

Известен также буровой снаряд, содержащий внутреннюю и наружную бурильные колонны, соединенный с породоразрушающим инструментом, имеющим пакер и расположенный ниже пакера радиальный канал (патент СССР N 878208, кл. E 21 B 25/00, 1976).

Известен другой буровой снаряд, содержащий соединенные между собой породоразрушающий инструмент с промывочными каналами, пакер, двойную бурильную колонну с пакером и радиальным каналом на наружной трубе (патент США N 4057118, кл. 175-215, 1977).

Общими недостатками указанных буровых снарядов являются низкое качество керна, сложность привязки керна к интервалу бурения и значительные затраты времени на укладку и обработку кернового материала. Объясняется это тем, что керновый материал, особенно при бурении по мягким породам, при транспортировке на поверхность через внутреннюю колонну перемешивается с породой, разрушенной буровой коронкой, и увеличивается по объему в зависимости от ширины торца коронки в 2 3 раза.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровой снаряд, содержащий породоразрушающий инструмент с промывочными каналами, внутреннюю трубу с ребрами на наружной поверхности, разделяющими межтрубное пространство на две изолированные полости, и соединенную с породоразрушающим инструментом наружную трубу с радиальным каналом и расположенным над ним пакером (авт. св. СССР N 1350329, кл. E 21 B 21/00, 1985).

Применение данного снаряда благодаря разделению межтрубного пространства на две изолированные камеры, одна из которых используется для подачи промывочной жидкости, а другая для отвода шлама, значительно повышает качество кернового материала и обеспечивает точную привязку его к интервалу бурения за счет раздельной транспортировки керна, разрушенного материала и раздельной обработки.

Однако, учитывая, что трубы внутренней колонны фиксируются между собой только от осевого перемещения, в процессе бурения возможен проворот одних труб относительно других, ведущий к нарушению изолированных камер и сообщению их между собой. Кроме того, из-за проворота внутренней колонны возможен случай перекрытия ребрами внутренней колонны радиального отверстия Все это снижает эффективность работы данного снаряда.

В связи с этим основная задача изобретения устранение указанных недостатков за счет повышения надежности работы снаряда.

Эта задача решается тем, что в буровом снаряде, содержащий породоразрушающий инструмент с промывочными каналами, внутреннюю трубу с ребрами на наружной поверхности, разделяющими межтрубное пространство на две изолированные полости, и соединенную с породоразрушающим инструментом наружную трубу с радиальным каналом и расположенным над ним пакером согласно изобретению, трубы внутренней колонны снабжены фиксаторами от проворота, а наружная колонна предохранителями, расположенными в плане в зоне радиального канала по обе стороны от него, при этом предохранители закреплены на нижней трубе, а фиксаторы выполнены в виде кулачковой пары, причем выступы и ответные им пазы расположены на контактирующих торцах ребер.

Наличие фиксаторов обеспечивает сохранность изолированных камер и исключает вероятность сообщения между собой напорных и шламоотводящих потоков, а предохранители исключают возможность перекрытия радиального канала ребрами внутренней колонны. Выполнение фиксаторов в виде кулачковых пар выбрано исходя из простоты конструкции, а расположение их на ребрах исходя из требований сохранения прочности колонны, так как выполнение пазов на ребрах не ослабляет внутреннюю колонну.

На фиг. 1 изображена нижняя часть снаряда в разрезе, общий вид; на фиг. 2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 узел соединения труб внутренней колонны.

Буровой снаряд содержит породоразрушающий инструмент в виде коронки 1 с промывочными каналами 2, пакер 3 и двойную бурильную колонну с наружными 4 и внутренними трубами 5, кольцевое пространство между которыми разделено ребрами 6 на две изолированные по всей длине колонны полости 7 и 8. Полость 7 сообщена с промывочными каналами 2 коронки 1, а полость 8 с радиальным каналом 9 в стенке наружной трубы 4 ниже пакера 3. По обе стороны радиального канала 9 в плане установлены предохранители 10, например, в виде штифтов, винтов и т. д. которые исключают возможность перекрытия канала 9 ребрами 6 при провороте внутренней колонны 5. Последняя в свою очередь снабжена фиксаторами 11 в виде кулачковой пары, выступы 12 и пазы 13 которой выполнены на обращенных один к другому торцах контактирующих ребер 6.

Буровой снаряд работает следующим образом.

В процессе бурения под действием осевой нагрузки и крутящего момента рабочие элементы коронки 1 осуществляют разрушение горной породы, которая через внутреннюю колонну 5 транспортируется на поверхность посредством очистного агента, подаваемого через полость 7 и промывочные каналы 2 на забой скважины. У забоя часть очистного агента поступает во внутреннюю трубу 5 и транспортирует керн, а другая часть очистного агента захватывает разрушенную породу, подает ее в подкамерную зону, оттуда через радиальный канал 9 в полость 8 и далее по ней на поверхность в специальные лотки или емкости в зависимости от геологических требований и керновому материалу.

Благодаря применению фиксаторов 11 трубы 5 после их соединения не проворачиваются одна относительно другой, что гарантирует сохранность совмещенного положения ребер 6, а следовательно, и целостности полостей 7 и 8. В случае же проворота всей внутренней колонны 5 ребра 6 входят в контакт с предохранителями 10, которые не позволят перекрыть радиальный канал 9.

Таким образом, при работе данным снарядом керн и шлам транспортируются по отдельным каналам, не контактируя друг с другом. Благодаря этому на поверхности осуществляется обработка только кернового материала, длина которой практически соответствует интервалу проходки, что повышает точность привязки кернового материала по глубине скважины.

Формула изобретения

1. Буровой снаряд, содержащий породоразрушающий инструмент с промывочными каналами, соединенную с ним наружную колонну труб с радиальным каналом и расположенным над ним пакером, внутреннюю колонну труб с ребрами на наружной поверхности, разделяющими межтрубное пространство на две изолированные камеры, одна из которых сообщена с промывочными каналами, а другая с радиальным каналом, отличающийся тем, что трубы внутренней колонны снабжены фиксаторами от проворота, а наружная колонна предохранителями, размещенными по обе стороны от радиального канала с возможностью взаимодействия с ребрами внутренней колонны.

2. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что фиксаторы выполнены в виде кулачковой пары, причем выступы и ответные им пазы выполнены на контактирующих торцах ребер.

3. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что предохранители выполнены в виде штифтов или винтов, закрепленных на нижней трубе наружной колонны.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3