Забойный ударный механизм

 

О 0 И С А Н И Е )987069

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 14.07.81 (21) 3326341/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (51) М Кл

Е 2! В 4/06

СССР (53) УДК 622.248. .13.05 (088.8) Опубликовано 07.01.83. Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 17.01.83 ло делан нэобретекий и открытий

Д. И. Коган, О. П. Леонтьев, С. Д. Эрендженов и Ж. Д. Буцаев (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЗАБОЙНЫЙ УДАРНЫЙ МЕХАНИЗМ

Гоо)(длРстеенлый комитет (23) Приоритет—

Изобретение относится к технике для бурения разведочных скважин, а именно к забойным ударным буровым механизмам.

Известен гидроударный забойный буровой механ:"м (гидроударник) прямого действия, включающий корпус, подпружиненные клапан и поршень-боек, цилиндр и наковальню, обеспечивающий эффективное бурение разведочных скважин с использованием в качестве промывочной жидкости технической воды (1).

Однако его применение с газожидкостными промь1вочными агентами практически невозможно из-за высоких скоростей истечения агента в нерабочие периоды цикла (свободный и обратный ходы), из-за чего резко возрастает гидродинамическое давление на клапан и поршень-боек и для осуществления их возврата в исходное положение, по окончании рабочего хода, требуется значительное увеличение натягов и жесткостей пружин, что в свою очередь поиводит к значительному снижению мощности и КПД ударного механизма.

Известен забойный ударный механизм, содержащий корпус, подпружиненный боек, клапанную коробку, клапан и понизитсль расхода с подпружиненным клапаном (2) .

Недостатком данного гидроударника при его использовании с пеной является невоз5 можность обеспечения его стабильной работы, так как применение газожидкостного промывочного агента практически исключает возникновение гидравлических ударов, необходимых для функционирования понизителя, а наличие в седле клапана

)о понизителя проходных отверстий обуславливает расход промывочного агента на фазе свободного и холостого ходов бойка.

Цель изобретения — повышение ударной мощности и надежности работы забойного ударного механизма.

Поставленная пель достигается тем. что в забойном ударном механизме, содержащем корпус, подпружиненный боек, клапанную коробку, клапан и понизитель расхода с подпружиненным клапаном, клапан связан

2g с возможностью ограниченного осевого перемещения с подпружиненным клапаном нонизителя расхода, кроме того механизм снабжен подпружиненным обратным клапаном, установленным в клапанной короо987069

Формула изобретения ке с возможностью взаимодействия с клапаном.

На фиг. 1 изображен механизм, общий вид; на фиг. 2 — вариант узла клапана с подпружиненным обратным клапаном.

Устройство содержит корпус 1 механизма, который соединяется с узлом наковальни 2 и цилиндром 3, а последний соединяется с патрубком 4.

Внутри цилиндра 3 ходит боек 5, опирающийся на силовую пружину 6. Сверху на цилиндр опирается узел клапана, включающий клапанную коробку 7, пружину 8, нижний клапан 9 и клапан 10 понизителя расхода. Клапаны 9 и 10 имеют возможность ограниченного продольного перемещения относительно друг друга, что обеспечивается шлицами 11 и крышкой 12: полости А и Б внутри клапанной коробки 7 и клапана 9 сообшаются между собой. Клапан 9 взаимодействует с поршнем-бойком 5.

В верхней части клапанной коробки 7 имеется седло 13 клапана 10, взаимодействуюшего с корпусом 7; в момент взаимодействия полость напорной магистрали В изолируется от полостей А, Б.

На фиг. 2 показан вариант выполнения устройства с дополнительным подпружиненным шаровым клапаном 14, установленном в канале клапанной коробки, соединяющем внутреннюю полость А клапанной коробки 7 и полость В напорной магистрали.

Под клапаном 14 расположен стерженьтолкатель 15.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом бурения шлицевой разьем наковальни 2 механизма раскрыт, боек 5 находится в нижнем положении, клапаны

9 и 10 пружиной 8 перемешены в крайнее верхнее положение и промывочный агент (газожидкостная смесь) свободно поступает через узел клапана и боек 5 на забой, осуществляя очистку скважины от шлама.

При постановке механизма на забой шлицевой разъем наковальни 2 смыкается, боек 5 перемещается вверх до встречи с клапаном 9 и происходит перекрытие потока агента, в зонах А, Б и В над клапаном 9 повышается давление и боек 5 с клапанами 9 и 10 совместно движутся вниз, осуществляя рабочий ход. После того как клапан 10 понизителя своей конической частью сядет в седло 13 произойдет разъединение зоны В, где сохранится высокое давление, с зонами А и Б, где давление упадет, так как в этот момент боек 5 отрывается от клапана 9 и движется дальше вниз по инерции (свободный ход) . После завершения свободного хода и нанесения удара по наковальне 2 боек 5 под действием силовой пружины 6 движется вверх (обратный ход); на этом пути он подхватывает клапан 9, с которым перемещается вверх до упора в нижний торец клапана 10 понизителя расхода и наносит удар по последнему. В ре25

55 зультате этого между седлом 13 и клапаном 10 образуется щель, в которую устремляется промывочный агент; давление в зонах А и Б, поднимается, клапан 9 прижимается к бойку 5 и в результате выравнивания давлений в зонах А, Б и В клапан

10 пружиной 8 возвращается в исходное положение, а боек 5 с клапаном 9 движется вниз (рабочий ход) и цикл вновь повторяется в той же последовательности.

Возможно конструктивное выполнение пары составных клапанов 9 и 10 с гидравлическим, а не механическим взаимодействием в конце подъема клапана 9 с бойком 5.

Если для обеспечения максимальной мошности ударного механизма в,напорной магистрали поддерживается высокое давление и для отрыва клапана 10 от седла 13, в конце обратного хода, необходимо значительное усилие целесообразно применение варианта устройства с дополнительным шаровым клапаном 14, показанным на фиг. 2. Устройство при этом работает следующим образом.

Начальные этапы рабочего цикла такие же как и у клапанов с механическим взаимодействием.

В конце обратного хода бойка 5 с клапаном 9, последний своей крышкой 12 упирается в стержень-толкатель 15, который в свою очередь перемещает вверх из своего седла подпружиненный шаровой клапан 14. 3а счет этого осушествляется сообщение зон В и А, давление в них выравнивается и клапан 10 пружиной 8 перемещается в верхнее положение, а клапан 9 прижимается возросшим давлением к бойку 5 и вместе с ним движется вниз (рабочий ход).

Наличие составного двухступенчатого клапана, обеспечивающего отсоединение напорной магистрали от рабочей камеры механизма в периоды свободного и обратного ходов позволяет использовать в качестве промывочного агента газожидкостные смеси (в том числе — со сжиженной зоной в нижней части бурильной колонны), что в свою очередь позволяет добиться высокой забойной мощности ударного механизма в результате совершенствования его рабочего цикла (постоянное давление в надклапанной зоне в течение всего периода разгона поршня-бойка), возможности увеличения длины рабочего хода с сохранением постоянным усилия разгона, возможности эксплуатации устройства при высоком давлении в напорной магистрали.

Все это позволяет увеличить энергию единичного удара механизма, что приводит к увеличению скорости бурения.

1. Забойный ударный механизм, содержащий корпус, подпружиненный боек, кла987069

Ф

17 панную коробку, клапан и понизитель расхода с подпружиненным клапаном, отличающийся тем, что, с целью повышения ударной мощности при бурении с применением газожидкостного промывочного агента, клапан связан с возможностью ограниченного осевого перемещения с подпружиненным клапаном понизителя расхода.

2. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен подпружиненным обратным клапаном, установленным в клапанной коробке с возможностью взаимодействия с клапаном.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Граф Л. Э. и др. Гидроударные машины и инструменты, М, «Недра», 1972, с. 53.

2. Граф Л. Э. и др. Гидроударные машины и инструмент. М., «Недра», 1972, с. бЗ (прототип) .

987069

Составитель Н. Хлебников

Техред И. Верес Корректор Л. Бокшан

Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I !3035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4