RU2167255C2 - Hydraulic striker for hole drilling - Google Patents

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: invention is related to face drilling equipment used to create shock loads on drill bit in process of drilling. In agreement with invention valve box of hydraulic striker has simplified structure that includes body with conduit of rectangular section inside it. Conduit houses connecting rod and valve. Upper part of body of valve box is located in space made in upper adapter and connecting rod is linked to body with the use of key. EFFECT: simplified design and increased efficiency on formation of dynamic loads on drill bit. 1 dwg

Description

Изобретение относится к буровому забойному оборудованию, применяемому для создания ударных нагрузок на долото при бурении скважин. The invention relates to downhole drilling equipment used to create shock loads on a bit when drilling wells.

Известен гидроударник для бурения, содержащий корпус, клапанную коробку, боек в виде струйного насоса, камера смешения которого гидравлически связана с пространством над бойком и наковальней [1]. Known hydraulic hammer for drilling, comprising a housing, valve box, hammer in the form of a jet pump, the mixing chamber of which is hydraulically connected to the space above the hammer and anvil [1].

Недостатком данного гидроударника является сложность конструкции, а следовательно, малая эффективность и малый ресурс устройства. Поэтому указанные гидроударники не нашли промышленного применения. The disadvantage of this hammer is the design complexity, and therefore, low efficiency and low resource of the device. Therefore, these hydraulic hammers did not find industrial application.

Известен также гидроударник, снабженный корпусом, ударной массой - бойком, выполненным с возможностью взаимодействия с наковальней посредством пружины, а наковальня совместно с переводником со штоком - с возможностью продольных перемещений относительно корпуса, клапаном и нижним переводником [2]. Also known is a hammer equipped with a body, an impact mass — a striker made to interact with the anvil by means of a spring, and the anvil, together with a sub with a rod — with the possibility of longitudinal movements relative to the body, a valve and a lower sub [2].

Опыт бурения с применением указанных гидравлических ударником показал, что увеличение механической скорости при этом составляет 1,4...1,5 раза, что недостаточно при бурении крепких и твердых пород. Drilling experience using the indicated hydraulic hammer has shown that the increase in mechanical speed is 1.4 ... 1.5 times, which is not enough when drilling hard and hard rocks.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение эффективности создания динамических нагрузок на буровое долото. The purpose of the invention is to simplify the design and increase the efficiency of creating dynamic loads on the drill bit.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемой конструкции гидроударника боек снабжен клапанной коробкой, выполненной в виде цилиндрической втулки с каналом прямоугольного сечения, внутри которого размещен шатун и перекидной клапан. Причем верхняя часть клапанного узла герметично размещена в цилиндрической полости верхнего переводника, а нижняя часть жестко связана с ударной массой (бойком), упруго взаимодействующей с наковальней, установленной на штоке. This goal is achieved by the fact that in the proposed design of the hammer the hammer is equipped with a valve box made in the form of a cylindrical sleeve with a channel of rectangular cross-section, inside which a connecting rod and a flap valve are placed. Moreover, the upper part of the valve assembly is hermetically placed in the cylindrical cavity of the upper sub, and the lower part is rigidly connected with the shock mass (striker), which is elastically interacting with the anvil mounted on the rod.

Существенным отличием заявляемого изобретения является то, что упрощается конструкция гидроударника за счет применения в качестве клапанного узла гидравлического вибратора, связанного жестко с подпружиненной ударной массой - бойком. В результате при упрощении конструкции гидроударника за счет использования вибратора значительно увеличивается динамическое воздействие на наддолотный переводник при упругом взаимодействии бойка с наковальней, то есть за счет периодического ударного воздействия бойка на наковальню. A significant difference of the claimed invention is that the design of the hammer is simplified due to the use of a hydraulic vibrator as a valve assembly, connected rigidly with a spring-loaded shock mass - the striker. As a result, while simplifying the design of the hydraulic hammer due to the use of a vibrator, the dynamic effect on the sub-bit sub when the elastic interaction of the hammer with the anvil increases significantly, that is, due to the periodic impact of the hammer on the anvil.

На чертеже представлен продольный разрез гидроударника. The drawing shows a longitudinal section of a hydraulic hammer.

Гидроударник состоит из корпуса 1, переводника со штоком 2, наковальней 3, верхнего переводника 4, пружины 5. Внутри корпуса размещается боек 6, жестко связанный с клапанной коробкой 7. Внутри клапанной коробки на оси 8 закреплен шатун 9, который связан с помощью оси с перекидным клапаном 10. The hydraulic hammer consists of a housing 1, an adapter with a rod 2, anvil 3, an upper adapter 4, a spring 5. A hammer 6 is fixed inside the housing and is rigidly connected to the valve box 7. Inside the valve box, a connecting rod 9 is fixed on the axis 8, which is connected via an axis c cross over valve 10.

Переводник со штоком 2 имеет возможность продольного перемещения относительно ниппеля 11, для предотвращения перемещения указанных деталей относительно корпуса установлена шпонка 12. The sub with the rod 2 has the possibility of longitudinal movement relative to the nipple 11, to prevent the movement of these parts relative to the housing, a key 12 is installed.

Принцип действия гидроударника заключается в следующем. В исходном положении (см. чертеж) перекидной клапан 10 перекрывает канал прямоугольного сечения клапанной коробки 7. При подаче промывочной жидкости через канал клапанной коробки под действием перепада давления шатун 9 и перекидной клапан 10 занимают вертикальное положение в соответствии с законами гидростатики. В дальнейшем по инерции шатун 9 перемещается в крайнее правое положение, увлекая за собой перекидной клапан 10. В результате канал клапанной коробки будет перекрыт, создается перепад давления на верхнем конце клапанной коробки 7 и ударная масса 6, перемещаясь вниз, производит удар по наковальне 3. При этом пружина 5 сжимается и получает потенциальную энергию. При ударе бойка 6 о наковальню 3 переводник со штоком 2, имея свободную возможность перемещения по оси, осуществляет продольные ударные воздействия на долото и тем самым увеличивается интенсивность удара. The principle of the hydraulic hammer is as follows. In the initial position (see drawing), the crossover valve 10 closes the channel of rectangular cross-section of the valve box 7. When the flushing fluid is supplied through the channel of the valve box under the influence of differential pressure, the connecting rod 9 and the crossover valve 10 occupy a vertical position in accordance with the laws of hydrostatics. Further, by inertia, the connecting rod 9 moves to the extreme right position, entraining the flap valve 10. As a result, the channel of the valve box will be closed, a pressure differential is created at the upper end of the valve box 7 and the shock mass 6, moving downward, strikes the anvil 3. In this case, the spring 5 is compressed and receives potential energy. When the striker 6 hits the anvil 3, the sub with the rod 2, having the free ability to move along the axis, carries out longitudinal impacts on the bit and thereby increases the intensity of the impact.

В результате удара и воздействия давления промывочной жидкости перекидной клапан 10 вновь займет вертикальное положение. При этом перепад давления на верхний торец клапанной коробки 7 существенно снижается за счет свободного перемещения жидкости в канале клапанной коробки и боек 6 под действием пружины 5 перемещается вверх и занимает исходное положение. В дальнейшем перекидной клапан 10 по инерции перемещается в крайнее левое положение и цикл вновь повторяется. Таким образом, создается динамическое ударное воздействие на наддолотный переводник и реализуется ударно-вращательный способ бурения. As a result of the impact and the pressure of the flushing fluid, the changeover valve 10 will again take up a vertical position. In this case, the pressure drop on the upper end of the valve box 7 is significantly reduced due to the free movement of fluid in the channel of the valve box and the strikers 6 under the action of the spring 5 moves up and takes its original position. Subsequently, the rocker valve 10 by inertia moves to the leftmost position and the cycle repeats again. Thus, a dynamic impact is created on the over-bit sub and the shock-rotary drilling method is implemented.

Ударное воздействие на долото бурильного инструмента приводит к более эффективному разрушению породы забоя скважины. В результате механическая скорость бурения скважины существенно возрастает в сравнении с процессом разрушения забоя за счет статической нагрузки на долото. The impact on the bit of the drilling tool leads to more efficient destruction of the rock bottom hole. As a result, the mechanical drilling speed of the well increases significantly in comparison with the destruction of the bottom due to the static load on the bit.

Источники информации
1. Киселев А.Г. и Крусир И.Н. Вращательное ударное бурение геолого-разведочных скважин.- М.: Недра, 1982 (с. 50, рис. 15).Sources of information
1. Kiselev A.G. and Krusir I.N. Rotational percussion drilling of exploration wells.- M .: Nedra, 1982 (p. 50, Fig. 15).

2. Авт. свид. СССР N 1782262, кл. E 21 B 4/14, 15.12.1992 г. 2. Auth. testimonial. USSR N 1782262, class E 21 B 4/14, 12/15/1992

Claims (1)

Гидроударник для бурения скважин, включающий корпус, ударную массу-боек, выполненный с возможностью взаимодействия с наковальней посредством пружины, а наковальня совместно с переводником со штоком с возможностью продольных перемещений относительно корпуса, клапан и нижний переводник, отличающийся тем, что гидроударник снабжен верхним переводником, а ударная масса-боек имеет клапанную коробку, выполненную в виде цилиндрической втулки с каналом прямоугольного сечения, внутри которого размещены шатун и перекидной клапан, причем верхняя часть клапанного узла герметично размещена в цилиндрической полости верхнего переводника, а нижняя часть жестко связана с ударной массой-бойком, при этом переводник со штоком установлен с возможностью продольного перемещения относительно корпуса через шпонки, размещенные в продольных пазах, выполненных в штоке нижнего переводника. A hydraulic hammer for drilling wells, comprising a housing, an impact mass-hammer, made with the possibility of interaction with the anvil by means of a spring, and the anvil together with the sub with a rod with the possibility of longitudinal movements relative to the housing, a valve and a lower sub, characterized in that the hydraulic hammer is equipped with an upper sub and the shock mass-firing pin has a valve box made in the form of a cylindrical sleeve with a rectangular channel, inside which are placed a connecting rod and a flap valve, the upper I part of the valve assembly is hermetically placed in the cylindrical cavity of the upper sub, and the lower part is rigidly connected to the shock mass, the striker, while the sub with the stem is installed with the possibility of longitudinal movement relative to the body through the keys placed in the longitudinal grooves made in the rod of the lower sub.