Гидроударник

(51) 21 1/12 (2006.01) 21 1/26 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Для этого в гидроударнике, содержащем трубчатый корпус с верхним переводником для соединения с колонной бурильных труб и нижним переводником - с центральным валом, имеющим возможность продольного перемещения на установленную величину,внутри которого расположены возвратная пружина, разделительный цилиндр и с возможностью поступательновозвратного перемещения поршень, плавающий клапан и ударник, содержащий стержневую часть,охваченную возвратной пружиной,и утяжелительную часть, стержневая часть ударника прикреплена к нижнему торцу клапана, а утяжелительная часть ударника расположена на верхнем торце упомянутого клапана, поршень расположен концентрично стержневой части ударника над возвратной пружиной с возможностью взаимодействия при верхнем положении центрального вала с нижним торцом клапана.(72) Сушко Сергей Михайлович Бегун Анатолий Данилович Пшеницын Александр Станиславович Латыпов Авис Самигуллинович Абдильдин Гарыш Надырович Латыпова Юлия Ависовна(56) Шкурко А.К. Бурение скважин забойными ударными машинами. - М. Недра, 1982, рис. 37(57) Изобретение относится к области бурения скважин,в частности к гидроударникам,используемым при бурении скважин ударновращательным способом. Технический результат изобретения - повышение надежности и коэффициента полезного действия гидроударника уменьшение диаметра корпуса. 21475 Изобретение относится к области бурения скважин,в частности к гидроударникам,используемым при бурении скважин ударновращательным способом. Известен гидроударник (Эпштейн Э.Ф., Ясов В.Г. Бурение скважин гидроударниками. - М. Недра, 1967, рис.24), содержащий трубчатый корпус с верхним переводником для соединения с колонной бурильных труб и нижним переводником - с центральным валом, имеющим возможность продольного перемещения на установленную величину,внутри которого расположены подпружиненный ударник с цилиндрической центральной камерой на нижнем торце, в которой расположен подпружиненный поршень-клапан,поршневая часть которого расположена в цилиндре,выполненном в центральном канале верхнего торца центрального вала, наружная поверхность которого является поршневой частью относительно корпусной трубы. Основным,недостатком известного гидроударника является малая надежность работы клапанно-поршневой пары, так как поршневая часть поршень-клапана расположена в элементе,имеющем возможность покачивания относительно корпусной трубы и седла, выполненного в ударнике. Кроме того, концентричное расположение пружины поршень-клапана ведет к увеличению наружного диаметра гидроударника. Известен гидроударник (Шкурко А.К. Бурение скважин забойными ударными машинами.М. Недра, 1982, рис. 37), содержащий трубчатый корпус с верхним переводником для соединения с колонной бурильных труб и нижним переводником с центральным валом, имеющим возможность продольного перемещения на установленную величину, внутри которого расположены возвратная пружина,разделительный цилиндр и с возможностью поступательно-возвратного перемещения поршень, плавающий клапан и ударник,содержащий стержневую часть,охваченную возвратной пружиной и утяжелительную часть. Основным недостатком известного гидроударника является то, что в нем ударник наносит удар по центральному валу нижнего переводника после отрыва клапана, вследствие чего ударник теряет часть приобретенной скорости за период так называемого свободного хода, то есть снижается КПД гидроударника. Задачей изобретения является разработка гидроударника, обладающего большей надежностью и более высоким КПД за счет исключения потерь скорости разгона на свободном ходу, уменьшенным диаметром корпуса. Для этого в гидроударнике, содержащем трубчатый корпус с верхним переводником для соединения с колонной бурильных труб и нижним переводником - с центральным валом, имеющим возможность продольного перемещения на установленную величину,внутри которого расположены возвратная пружина, разделительный цилиндр и с возможностью поступательно 2 возвратного перемещения поршень, клапан и ударник,содержащий стержневую часть,охваченную возвратной пружиной и утяжелительную часть, стержневая часть ударника прикреплена к нижнему торцу клапана, а утяжелительная часть ударника расположена на верхнем торце упомянутого клапана, поршень расположен концентрично стержневой части ударника над возвратной пружиной с возможностью взаимодействия при верхнем положении центрального вала с нижним торцом клапана. При таком конструктивном исполнении вся кинетическая энергия ударника передается долоту,то есть повышается КПД, взаимодействие смыкающихся поверхностей становится более надежным, так как направляющим элементом для поршня и ударника с клапаном является жесткий трубчатый корпус, диаметр которого может быть уменьшен за счет последовательного расположения пружины поршня. Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг.1 представлен продольный разрез гидроударника, а на фиг.2 сечение по линии А-А фиг. 1. Гидроударник состоит (фиг.1) из трубчатого корпуса 1 (в дальнейшем - корпус), на верхний конец которого ввинчен переводник 2 для соединения с колонной бурильных труб (в дальнейшем - КБТ), а на нижний конец ввинчен нижний переводник 3, имеющий центральный вал 4(в дальнейшем - вал), смонтированный с возможностью осевого перемещения на величину. На верхнем торце 5, называемым наковальней,имеются наклонные отверстия 6 и центральное отверстие 7. Вал 4 имеет замковую резьбу для долота, а так же обратный клапан 8 и уплотнительные кольца 9 для предотвращения поступления бурового раствора во время спуска инструмента в скважину. Внутри корпуса расположен ударник 10 плавающей конструкции с клапаном 11, стержневой 12 и утяжелительной 13 частями. Ударник 10 имеет опорное кольцо 14,упирающееся о верхний торец клапана, в которое опирается пружина 15, предварительно поджатая кольцом 16, зафиксированным в центральном положении (фиг.2) фигурным клином 17. Опорное кольцо 14 опирается о втулку 18, опирающуюся в свою очередь о цилиндр 19, расположенный на опорном стакане 20, опирающемся на ниппельную часть переводника 3. Концентрично стержневой части 12 ударника 10 в цилиндре 19 расположен поршень 21, ниже которого расположена пружина 22, опирающаяся на тарелку 23, опирающуюся о поверхность наковальни 5. На фиг.1 латинской буквойобозначена рекомендуемая величина хода ударника,- расстояние от бурта поршня 12 до низа цилиндра 19, ВД - зона высокого давления, НД - зона низкого давления, КС кольцевой канал соединительный для сообщения зон ВД и НД. Эксплуатация гидроударника происходит следующим образом. 21475 Перед спуском в скважину на нижнюю резьбовую часть переводника 2 навинчивают буровое долото и опускают в скважину на КБТ. По мере достижения забоя скважину включают подачу бурового раствора и доводят долото до забоя скважины,вследствие чего наковальня 5 перемещается вверх на величинуи пружина 22 при этом поршень 21 поджимается своим верхним торцом к нижнему торцу клапана 11, то есть разобщается полость высокого давления ВД с зоной низкого давления НД. В результате этого в камере ВД повышается давление ввиду возникновения в этой камере гидроудара и система поршень-ударник начнет перемещаться вниз с одновременным дожатием пружин 15 и 22, а так же вытеснением в зону НД бурового раствора через наклонные 6 и центральные 7 отверстия. По мере перемещения на величинустержневая часть 12 наносит удар по наковальне 5,который передается через центральный вал 4 на долото (не показано на фиг. чертежей). В момент нанесения удара поршень 21 за счет приобретенной энергии отрывается от нижнего торца клапана 11,вследствие чего осуществляется сообщение камер ВД и НД через кольцевой канал КС, то есть давление в этих камерах выравнивается, поэтому под действием сжатых пружин 15 и 22 клапанударник и поршень 21 и подвижные детали займут положения, показанные на фиг. 1. В дальнейшем цикл повторится с частотой, зависящей от расхода бурового раствора,жесткости пружин и. Выключение гидроударника происходит при подъеме трубчатого корпуса 1 на величину , которая превосходит расстояниеи поршень лишается возможности смыкания с нижним торцом клапана 11, то есть камеры ВД и НД становятся камерами одинакового давления. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Гидроударник, содержащий трубчатый корпус с верхним переводником для соединения с колонной бурильных труб и нижним переводником с центральным валом, имеющим возможность продольного перемещения на установленную величину, внутри которого расположены возвратная пружина,разделительный цилиндр и с возможностью поступательно возвратного перемещения поршень, плавающий клапан и ударник,содержащий стержневую часть,охваченную возвратной пружиной,и утяжелительную часть, отличающийся тем, что стержневая часть ударника прикреплена к нижнему торцу клапана, а утяжелительная часть ударника расположена на верхнем торце упомянутого клапана, поршень расположен концентрично стержневой части ударника над возвратной пружиной с возможностью взаимодействия при верхнем положении центрального вала с нижним торцом клапана.