Патент на изобретение №2318981

(54) КЕРНООТБОРНЫЙ СНАРЯД

(57) Реферат:

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для бурения с отбором керна. Технический результат – повышение выноса керна, повышение надежности работы, уменьшение затрат при его эксплуатации, расширение эксплуатационных возможностей. Керноотборный снаряд содержит корпус, связанный в верхней части с переводником 6 для соединения с колонной труб, бурильную головку 3 с расточкой 4, керноприемник 8, выполненный в виде трубы 9 и снабженный в верхней части подвесной опорой 22 и регулируемой подвеской 35. Узел отделения керна от забоя включает цанговый 13 и рычажковый 12 кернорватели, подвижно размещенные в гильзе 11, соединенной с нижней частью керноприемной трубы 9 при помощи байонетного соединения 10. Керноприемник 8 установлен в корпусе 1 снаряда и взаимодействует с клапаном контроля захода керна 40. Клапан контроля захода керна 40 выполнен в виде неподвижно установленной в переводнике втулки 41 с боковыми циркуляционными каналами 42 и центральным отверстием 43 для установки с возможностью осевого перемещения насадки 44, к которой посредством разъемного соединения крепится колпак 45. В нижней части гильзы 11 на ее боковой поверхности, взаимодействующей с расточкой 4 бурильной головки 3, по окружности выполнены канавки, выше которых выполнена проточка конусной формы для взаимодействия с ответной конусной расточкой, выполненной на торце расточки 4 бурильной головки 3 и сопряженной с ее поверхностью, образуя клапанную пару. В верхней части керноприемника 8 имеется перепускной клапан 29, в корпусе которого установлены верхнее 31 и нижнее 32 седла одного типоразмера и шар 33 между ними, попеременно взаимодействующий с последними. Байонетное соединение 10 гильзы 11 с керноприемной трубой 9 выполнено в виде двух симметрично расположенных относительно оси выступов цилиндрической формы на керноприемной трубе 9 и взаимодействующих с ними зеркально расположенных относительно оси фигурных пазов, выполненных в стенке гильзы. Каждый из фигурных пазов образован двумя равновеликими по ширине вертикальными пазами, первый из которых имеет выход на торец гильзы, а второй – глухой. При этом указанные пазы соединены между собой равновеликим по ширине пазом, отходящим от нижней части первого паза в направлении второго паза под углом менее 90°. 5 ил.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно для бурения с отбором керна.

Известен керноотборный снаряд «Недра» КД 11-190/80 (Князев И.К. Бурильщику об отборе керна. М., Недра, 1981, 102 с.), содержащий

– корпус с верхним переводником для соединения с колонной труб,

– коронку с расточкой,

– керноприемник, выполненный в виде трубы и снабженный в верхней части опорой вращения, соединенной с регулируемой подвеской и седлом для сбросового шара, перекрывающего внутреннюю полость керноприемника;

– узел отделения керна от забоя, содержащий рычажковый кернорватель, установленный в переводнике, соединенном с керноприемником, и цанговый кернорватель, установленный в башмаке, соединенном с переводником и взаимодействующем с расточкой коронки.

Недостатком известного снаряда является ненадежность работы, обусловленная отсутствием гидравлического уплотнения на башмаке, взаимодействующего с расточкой коронки, и сигнализатора подклинивания керна, а также наличие сбросового шара.

Поэтому при отборе керна из слабосцементированных и рыхлых пород возможна ситуация, когда при подклинке керна в керноприемнике столбик керна разрушается, и бурение производится сплошным забоем, то есть керн не заходит в керноприемник, а при высокой скорости бурения без гидравлического сигнализатора зафиксировать это на устье практически невозможно. При отборе керна гидравлическим забойным двигателем наличие сбросового шара предусматривает предварительную его установку в посадочное седло керноприемника, тем самым во время спуска керноотборного снаряда в скважину на бурильной колонне заполнение последней скважинной жидкостью будет происходить через внутреннюю полость керноприемника, т.е. по пути меньшего сопротивления, а наличие циркуляции в керноприемнике может привести к его забиванию шламом и невозможности его вымыть перед отбором керна. Вместе с тем при отборе керна из слабосцементированных рыхлых пород, отсутствие уплотнения на башмаке, взаимодействующего с расточкой бурильной головки, может привести к размыву колонки керна. Вышеперечисленные факторы приводят к потере керна и снижению его выноса.

Известен колонковый снаряд (патент СССР № 1469097 А1 Е21В 25/00), содержащий:

– наружную трубу с породоразрушающим инструментом;

– керноприемную трубу, расположенную внутри наружной трубы, с рычажковым кернорвателем на внешней подвижной втулке;

– механизм перемещения керноприемной трубы;

– сигнализатор подклинивания керна, расположенный в верхней части керноприемной трубы, в виде проходных каналов, частично перекрываемых при заклинке керна трубчатым поршнем.

Недостатком известного снаряда является ненадежность работы, обусловленная несовершенством конструкции, а именно:

– При бурении с отбором керна, в случае аварийной остановки насоса, для предотвращения возможного залипания инструмента необходимо постоянно расхаживать инструмент или производить подъем. В этом случае невозможно произвести отрыв керна от забоя, т.к. для отрыва керна необходимо предварительно расфиксировать рычажки рычажкового кернорвателя при помощи сбросового шара с промывкой жидкости буровым насосом. Керн останется на забое скважины.

– Наличие сбросового шара для расфиксации рычажков рычажкового кернорвателя делает невозможным бурение с отбором керна с применением гидравлического забойного двигателя.

– Отсутствие цангового кернорвателя при отборе керна из твердых и плотных пород может привести к такой ситуации, когда при отделении керна путем отрыва снаряда от забоя рычажковым кернорвателем, рычажки будут проскальзывать по поверхности керна, не зацепляясь за нее, т.к. низкая механическая скорость бурения и значительное количество оборотов бурголовки истирающе-режущего типа вокруг выбуриваемой колонки керна сделают его поверхность гладкой. Все это приведет к потере керна и к снижению его выноса.

– При срабатывании сигнализатора подклинивания керна повышение давления, фиксируемое на устье скважины, передается на керноприемную трубу, пытаясь сдвинуть ее вниз, создавая дополнительное усилие на столбик керна, вследствие чего при отборе керна из слабосцементированных рыхлых пород последние могут разрушаться под действием этого усилия, и возможно бурение сплошным забоем, причем зафиксировать скачок давления на устье скважины будет очень сложно.

– При срабатывании сигнализатора заклинивания керна очень сложно определить величину увеличения давления, так как площадь каналов при сработавшем сигнализаторе постоянна и не меняется в зависимости от плотности и расхода бурового раствора во время бурения.

– При извлечении керна из керноприемника необходимо демонтировать бурильную головку снаряда, что ведет к увеличению времени и трудоемкости разборки снаряда и увеличивает затраты на его эксплуатацию. Известен керноотборный снаряд (патент РФ №2252307 Е21В 25/08), содержащий:

– корпус, связанный в верхней части с переводником для соединения с колонной труб,

– бурильную головку с расточкой,

– керноприемник, выполненный в виде трубы и снабженный в верхней части подвесной опорой и регулируемой подвеской;

– узел отделения керна от забоя, включающий цанговый и рычажковый кернорватели с размещенной между ними втулкой, подвижно размещенные в гильзе, соединенной с нижней частью трубы керноприемника при помощи байонетного соединения в виде пальца, неподвижно установленного на трубе и взаимодействующего с пальцем сквозного фигурного паза, выполненного от торца гильзы в ее стенке и состоящего из вертикальной и горизонтальной частей, пересекающихся под прямым углом, при этом к горизонтальной части паза в виде дуги, расположенной в диаметральной плоскости, примыкает дополнительный вертикальный паз, равновеликий по ширине сквозному фигурному пазу и выполненный по образующей гильзы вверх и вниз от горизонтальной части паза, причем в исходном положении гильза имеет возможность продольного перемещения вдоль трубы, палец взаимодействует с верхней частью дополнительного вертикального паза, а с нижней частью дополнительного вертикального паза в исходном положении взаимодействует съемный стопор, установленный в стенке трубы;

– в нижней части гильзы установлен стакан, снабженный разрезными пружинными кольцами, взаимодействующими с расточкой коронки;

– нижний узел герметизации, выполненный в виде разрушаемой диафрагмы, перекрывающей центральное отверстие стакана.

Недостатком известного снаряда является ненадежность работы, обусловленная несовершенством конструкции, а именно;

– Отсутствие сигнализатора заклинивания керна влечет за собой снижение выноса керна из-за невозможности контроля в режиме реального времени процесса захода керна в керноприемник при возможной заклинке его в керноприемнике.

– Несовершенство байонетного соединения гильзы, обусловленное формой паза и наличием стопорного винта, приведет к ослаблению стопорного винта из-за частой сборки-разборки снаряда, а также за счет вибрации во время бурения и, в свою очередь, вывинчивание и выпадение последнего, а так как палец, неподвижно установленный на трубе, взаимодействует с верхней частью дополнительного паза байонетного соединения гильзы, то у гильзы появляется возможность свободного хода вверх, а наличие горизонтального участка паза дает возможность поворота керноприемника относительно гильзы в направлении горизонтальной части паза во время бурения за счет вибрации и отсоединение гильзы от керноприемника Выпадение стопорного винта также ведет к разгерметизации керноприемника и в последствии может произойти размыв керна при отборе слабосцементированных рыхлых пород.

– Наличие пружинных колец, установленных в кольцевых канавках, выполненных на наружной поверхности стакана и взаимодействующих с расточкой коронки приводит к интенсивному износу цилиндрической поверхности последней в месте контакта с пружинными кольцами, т.к. гильза со стаканом во время бурения находится неподвижно относительно керна, тогда как бурильная коронка вращается, а возникающий на пружинных кольцах во время бурения перепад давления стремится прижать их к горизонтальной поверхности кольцевых канавок стакана, увлекая их за собой, тогда как пружинные свойства материала колец прижимают их к цилиндрической поверхности расточки коронки. Свойства пружинных сталей пружинных колец в закаленном состоянии обладают более высокой стойкостью к истиранию по отношению к стали расточки бурильной коронки, вследствие чего происходит интенсивный износ цилиндрической поверхности расточки коронки. Износу также способствует наличие абразива в виде песка в буровом растворе, поэтому при продолжительном рейсе возможны затруднения при извлечении керноприемника из корпуса снаряда по окончании рейса с отбором керна, так как полученные канавки в расточке бурильной коронки и находящиеся в них кольца стакана могут образовать неразъемное соединение.

– Отбор керна из пород, подверженных при взаимодействии с буровым раствором образованию на поверхности керна глинистой корки, приводит к увеличению диаметра последнего, и тогда возможен вариант, когда керн будет настолько плотно заходить в керноприемник, что будет создаваться противодавление, препятствующее заходу керна, а наличие глухой пробки в верхней части керноприемника и отсутствие перепускного клапана влечет за собой полную заклинку его в керноприемнике.

Задачей изобретения является создание керноотборного снаряда, лишенного перечисленных недостатков.

Техническими результатами решения этой задачи являются:

– повышение выноса керна путем регистрации на поверхности момента заклинки керна в керноприемнике,

– повышение надежности работы,

– уменьшение затрат при его эксплуатации;

– расширение эксплуатационных возможностей.

Для получения этих результатов известный керноотборный снаряд, содержащий

– корпус, связанный в верхней части с переводником для соединения с колонной труб,

– бурильную головку с расточкой,

– керноприемник, выполненный в виде трубы и снабженный в верхней части подвесной опорой и регулируемой подвеской;

– узел отделения керна от забоя, включающий цанговый и рычажковый кернорватели, подвижно размещенные в гильзе, соединенной с нижней частью трубы керноприемника при помощи байонетного соединения,

Согласно изобретению

– снабжен клапаном контроля захода керна, толкателем и установленным в центральном отверстии оси подвесной опоры перепускным клапаном, в корпусе которого выполнены верхнее и нижнее седла одного типа размера и шар между ними для попеременного взаимодействия с седлами,

– керноприемник установлен в корпусе керноотборного снаряда с возможностью осевого перемещения и взаимодействует с клапаном контроля захода керна посредством толкателя, неподвижно установленного на оси подвесной опоры,

– при этом клапан контроля захода керна выполнен в виде неподвижно установленной в переводнике втулки с боковыми циркуляционными каналами и центральным отверстием для установки с возможностью осевого перемещения насадки, к которой посредством разъемного соединения крепится колпак, взаимодействующий внутренней торцевой поверхностью с торцевой поверхностью насадки, а наружной торцевой поверхностью с толкателем,

– причем колпак установлен с возможностью взаимодействия своей внутренней цилиндрической поверхности с наружной цилиндрической поверхностью втулки и осевого перемещения относительно последней,

– а в нижней части гильзы на ее боковой поверхности, взаимодействующей с расточкой бурильной головки, по окружности выполнены канавки, выше которых расположена проточка конусной формы для взаимодействия с ответной конусной расточкой, выполненной на торце расточки бурильной головки и сопряженной с ее внутренней поверхностью,

– при этом указанные конусные расточка и проточка соответственно бурильной головки и гильзы образуют клапанную пару,

– байонетное соединение гильзы с керноприемной трубой выполнено в виде двух симметрично расположенных относительно оси выступов цилиндрической формы на керноприемной трубе и взаимодействующих с ними зеркально расположенных относительно оси фигурных пазов, выполненных в стенке гильзы,

– причем каждый из фигурных пазов образован двумя равновеликими по ширине вертикальными пазами, первый из которых имеет выход на торец гильзы, а второй – глухой,

– при этом указанные пазы соединены между собой равновеликим по ширине пазом, отходящим от нижней части первого паза в направлении второго паза под углом менее 90°,и

– причем в рабочем положении цилиндрические выступы керноприемной трубы установлены с возможностью взаимодействия с нижней частью глухих пазов, а при извлечении керноприемной трубы из корпуса снаряда, перемещаясь по указанным пазам вверх, – с их верхней частью.

На фиг.1 изображен общий вид заявляемого керноотборного снаряда в исходном положении перед спуском в скважину; на фиг.2 в увеличенном виде изображено взаимодействие нижней части гильзы с расточкой бурильной головки; на фиг.3 изображен общий вид байонетного соединения керноприемной трубы с гильзой в положении сборки и извлечения керноприемной трубы из корпуса керноотборного снаряда; на фиг.4. изображен общий вид байонетного соединения керноприемной трубы с гильзой в положении работы снаряда; на фиг.5 – общий вид керноотборного снаряда при заклинке керна в керноприемнике в момент срабатывания клапана контроля захода керна.

Керноотборный снаряд содержит корпус 1 с расточкой 2, к нижней части которого крепится бурильная головка 3 с расточкой 4 и конусной расточкой 5, выполненной на торце расточки 4, в верхней части корпуса 1 установлен переводник 6 для соединения с бурильной колонной.

Во внутренней полости 7 корпуса 1, с возможностью осевого перемещения, установлен керноприемник 8, состоящий из керноприемной трубы 9, к нижней части которой посредством байонетного соединения 10 крепится гильза 11 с установленными в ней рычажковым 12 и цанговым 13 кернорвателями. Байонетное соединение 10 гильзы 11 с керноприемной трубой 9 выполнено в виде двух симметрично расположенных относительно оси выступов 14 цилиндрической формы на керноприемной трубе 9 и взаимодействующих с ними зеркально расположенных относительно оси фигурных пазов, выполненных в стенке гильзы 11, причем каждый из пазов имеет форму, состоящую из двух равновеликих по ширине вертикальных пазов 15 и 16. При этом от нижней части первого паза 15, который имеет выход на торец гильзы 11, в направлении второго паза 16, глухого, выполнен соединяющий их равновеликий по ширине паз 17, расположенный по отношению к первому пазу 15 под углом менее 90°. На боковой поверхности гильзы 11, взаимодействующей с расточкой 4 бурильной головки 3, по окружности выполнены канавки 18. Выше расположения канавок 18 выполнена проточка конусной формы 19, взаимодействующая с ответной конусной расточкой 5, расположенной на торце бурильной головки 3 и сопряженной с ее внутренней расточкой 4, образуя клапанную пару 20. Для предотвращения перетока бурового раствора на керноприемной трубе 9 в месте крепления гильзы 11 установлено уплотнение 21. К верхней части керноприемной трубы 9 крепится подвесная опора 22, состоящая из составного корпуса 23, во внутренней полости 24 которого на подшипниках 25 установлена ось 26 с центральным отверстием 27, причем полость 24 герметично изолирована от попадания в нее бурового раствора уплотнениями 28.

В центральном отверстии 27 оси подвесной опоры 22 установлен перепускной клапан 29, состоящий из установленных в корпусе клапана 30 верхнего 31 и нижнего 32 седла одного типоразмера и расположенного между ними шара 33, попеременно взаимодействующего с последними. Для предотвращения перетока бурового раствора на корпусе клапана 30 установлено уплотнение 34.

На оси 26, посредством резьбового соединения, установлена регулируемая подвеска 35, состоящая из гайки 36 с промывочными отверстиями 37 и взаимодействующей с расточкой 2 корпуса 1, стопора 38 и толкателя 39, выполняющего роль контргайки.

Клапан контроля захода керна 40, представляющий собой неподвижно установленную в переводнике 6 керноотборного снаряда втулку 41 с боковыми циркуляционными каналами 42 и центральным отверстием 43 для установки с возможностью осевого перемещения насадки 44, к которой посредством разъемного соединения крепится колпак 45, взаимодействующий внутренней торцевой поверхностью 46 с насадкой 44, а наружной торцевой поверхностью 47 с толкателем 39, неподвижно установленным на оси 26 подвесной опоры 22 керноприемника 8 при заклинке в нем керна 48, причем колпак 46 своей внутренней цилиндрической поверхностью также взаимодействует с наружной цилиндрической поверхностью втулку 41 с возможностью осевого перемещения относительно последней. На наружной поверхности и в центральном отверстии втулки 41 установлены уплотнения 49 и 50.

Заявляемый керноотборный снаряд работает следующим образом.

Перед спуском в скважину производят сборку керноотборного снаряда, для чего корпус 1 с предварительно установленной на нем бурильной головкой 3 крепят в клиньях ротора на устье скважины.

Далее производят сборку керноприемника 8, для чего к верхней части керноприемной трубы 9 при помощи резьбы крепят подвесную опору 22, а к нижней – гильзу 11 с установленными в ней рычажковым 12 и цанговым 13 кернорвателями путем совмещения выступов 14 керноприемной трубы 9 с пазами 15, выполненных от торца гильзы 11, придавая осевое перемещение гильзе 11 до упора выступов 14 в конец пазов 15. Затем, придавая гильзе 11 поступательно-вращательное движение по направлению соединяющего паза 17, перемещают выступы 14 керноприемной трубы 9 во вторые вертикальные пазы 16 так, чтобы выступы 14 керноприемной трубы 9 взаимодействовали с верхней частью пазов 16.

Собранный керноприемник 8 при помощи лебедки опускают во внутреннюю полость 7 корпуса 1 до посадки гильзы 11 в расточку 4 бурильной головки 3, при этом гильза 11 переместится в осевом направлении, а выступы 14 керноприемной трубы 9 будут взаимодействовать с нижней частью второго вертикального паза 16.

В центральное отверстие 27 оси 26 подвесной опоры 22 при помощи резьбового соединения устанавливают перепускной клапан 29.

На ось 26 подвесной опоры 22 устанавливают регулируемую подвеску 35, для чего наворачивают при помощи резьбы гайку 36 на ось 26 до упора в торец расточки 2 корпуса 1 и далее поворотом оси 26 против часовой стрелки приподнимают керноприемник 8 для обеспечения минимального гарантированного зазора между конусной расточкой 5, выполненной на торце расточки 4, и взаимодействующей с ней проточки конусной формы 19, выполненной на гильзе 11. Фиксируют гайку 36 относительно оси 26 при помощи стопора 38, наворачивают упор 39, предотвращающий выпадение стопора 38 и дополнительно выполняющий роль контргайки относительно гайки 36.

Крепят переводник 6 для присоединения к бурильной колонне с предварительно установленным в нем клапаном контроля захода керна 40 к корпусу 1 керноотборного снаряда при помощи резьбы.

Производят спуск керноотборного снаряда до забоя скважины на колонне бурильных труб. Применение перепускного клапана 29, установленного в оси 26 подвесной опоры 22, препятствует циркуляции скважинной жидкости через керноприемник 8 при заполнении внутренней полости колонны бурильных труб во время спуска, так как наличие клапанной пары, состоящей из верхнего 31 и нижнего 32 седла одного типоразмера и расположенного между ними шара 33, попеременно взаимодействующего с последними, предотвращает циркуляцию жидкости как с забоя, так и с устья скважины. Отсутствие циркуляции скважинной жидкости в керноприемнике 8 предотвращает попадание в его внутреннюю полость шлама при спуске, что в свою очередь плодотворно сказывается на качестве отбираемого керна и его выносе.

По достижении забоя скважины включают вращение керноотборного снаряда с одновременной промывкой забоя скважины промывочной жидкостью, нагнетаемой с устья скважины при помощи бурового насоса через внутреннюю полость колонны бурильных труб, циркуляционные каналы 42 и отверстие насадки 44 клапана контроля захода керна 40, промывочные отверстия 37 подвески 35, внутреннюю полость 7 корпуса 1, промывочные отверстия бурильной головки 3. При промывке скважины промывочной жидкостью канавки 18 создают гидродинамическое сопротивление, стремящееся сдвинуть гильзу 11 в осевом направлении, компенсируя гарантированный зазор, установленный при сборке керноотборного снаряда в клапанной паре 20, закрывая ее. При этом поток промывочной жидкости не будет течь между расточкой 4 бурильной головки 3 и гильзой 11, тем самым воздействовать встречным потоком на выбуриваемый керн, что повышает качество керна и обеспечивает высокий вынос из рыхлых слабосцементированных пород.

При бурении керн будет формироваться зубьями бурильной головки 3 и поступать через центральное отверстие последней во внутреннюю полость керноприемника 8. Наличие перепускного клапана 29 препятствует циркуляции жидкости через керноприемник 8, а буровой раствор, заполняющий керноприемник 8 во время бурения, будет вытесняться навстречу выбуриваемому керну через кольцевое пространство, образованное колонкой керна и внутренней полостью керноприемной трубы 9. В случае возникновения ситуации, когда за счет нарастания на керне глинистой корки при контакте с буровым раствором происходит увеличение его диаметра и уменьшение кольцевого пространства, через которое происходит вытеснение бурового раствора во время захода керна в керноприемник 8, будет прослеживаться увеличение давления во внутренней полости керноприемника 8, препятствующее заходу керна. Возникновение в керноприемнике 8 большего давления, чем давление над перепускным клапаном 29, приподнимет шар 33, взаимодействующий во время бурения с седлом 32, и жидкость из керноприемника 8 станет перетекать через перепускной клапан 29 во внутреннюю полость керноотборного снаряда. В случае если давление в керноприемнике 8 станет ниже, чем давление над перепускным клапаном 29, то шар 33 снова станет взаимодействовать седлом 32, препятствуя циркуляции жидкости через керноприемник 8.

Наличие подвесной опоры 22 на керноприемнике 8, а также посадка гильзы 11 керноприемника 8 в расточку 4 бурильной головки 3 с зазором обеспечивает неподвижность керноприемника 8 относительно выбуриваемого керна. Вышеперечисленные факторы повышают качество керна и обеспечивают высокий вынос из рыхлых слабосцементированных пород.

В процессе бурения с отбором керна неподвижность гильзы 11 относительно керноприемной трубы 9 будет обеспечена благодаря нижней части вторых вертикальных пазов 16 гильзы 11 и взаимодействующих с ними выступов 14 керноприемной трубы 9, которые исключают возможность разворота байонетного соединения 10 (Фиг.4). Отсутствие стопора по сравнению с прототипом снижает его стоимость и трудоемкость обслуживания, сборки и разборки при эксплуатации и повышает надежность работы заявляемого снаряда

Наличие клапана контроля захода керна 40 обеспечивает постоянный контроль непосредственно с устья за процессом захода керна 48 в керноприемник 8 по давлению в напорной линии бурового насоса. В случае, если керн 48 по каким-либо причинам все же заклинил в керноприемнике 8 или кернорвателях 12, 13, исключая дальнейший заход его в керноприемник 8, то под действием осевой силы керноприемник 8 перемещается относительно корпуса 1 вверх и при помощи толкателя 39 воздействует на колпак 45 клапана контроля захода керна 40, перемещая его относительно втулки 41 вверх, перекрывая циркуляционные каналы 42. В момент перекрытия каналов 42 промывочная жидкость циркулирует только через отверстие насадки 44, установленной в центральном отверстии 43 втулки 41, создавая перепад давления в напорной линии бурового насоса, которое фиксируется на устье скважины при помощи манометра. Перепад давления также фиксирует полное заполнение керноприемника 8 керном 48 по окончании рейса с отбором керна. Величина перепада давления зависит от величины установленной насадки 44, выбираемой из условий бурения и характеристик промывочной жидкости. Применение клапана контроля захода керна 40 повышает надежность работы керноотборного снаряда, обеспечивает максимально высокий вынос керна.

После срабатывания клапана контроля захода керна 40 снимают нагрузку с забоя скважины, керноприемник 8 под собственным весом и за счет потока промывочной жидкости перемещается в исходное положение, а перепад давления, воздействуя на насадку 44, взаимодействующую с внутренней торцовой поверхностью 46 колпака 45, перемещает их в осевом направлении, открывая циркуляционные каналы 42.

По окончании рейса с отбором керна выключают промывку скважины, останавливают вращение керноотборного снаряда и затем производят отделение керна от забоя отрывом снаряда от забоя. При этом цанговый 13 и рычажковый 12 кернорватели, находящиеся в гильзе 11 керноприемника 8, внедряются в столбик керна и отделяют его от забоя. Гильза 11, воспринимая нагрузку при отделении керна от забоя, за счет возможности осевого перемещения разгружается на конусную расточку 5 бурильной головки 3, не передавая усилие отрыва на детали керноприемника 8 и подвески 35, тем самым, повышая их долговечность.

После подъема керноотборный снаряд на устье скважины устанавливают в клиньях ротора, затем снимают переводник 6 с установленным в нем клапаном контроля заклинки керна 40, отворачивают толкатель 39, перепускной клапан 29 и при помощи вспомогательной лебедки за ось 26 подвесной опоры 22 извлекают керноприемник 8 из корпуса 1 керноотборного снаряда. Гильза 11 под действием веса столбика керна перемещается в осевом направлении и взаимодействует с выступами 14 керноприемной трубы 9 верхней частью своих вторых вертикальных пазов 16, исключая отсоединение от керноприемной трубы 9. Далее керноприемник 8 укладывают на мостки, отсоединяют гильзу 11 от керноприемной трубы 9 и извлекают керн. Так как гильза 11 крепится к керноприемной трубе 9 при помощи байонетного соединения 10, не требующего дополнительного стопорения от самопроизвольного отсоединения, сокращается время сборки разборки керноотборного снаряда и уменьшаются затраты на его эксплуатацию.

Таким образом,

– благодаря тому, что керноприемник, установленный в корпусе снаряда с возможностью осевого перемещения, взаимодействует с клапаном контроля захода керна, установленным в переводнике для соединения с бурильной колонной, чем обеспечивается контроль за заходом керна в керноприемник в режиме реального времени непосредственно с устья скважины по давлению в напорной линии бурового насоса, обеспечивается максимально высокий вынос керна;

– благодаря тому, что на боковой поверхности нижней части гильзы, взаимодействующей с расточкой бурильной головки, по окружности выполнены канавки, создающие гидродинамическое сопротивление, стремящееся сдвинуть гильзу в осевом направлении, а выше расположения канавок на гильзе выполнена проточка конусной формы, взаимодействующая с конусной расточкой, выполненной на торце расточки бурильной головки, образуя клапанную пару, чем исключается разрушающее воздействие встречным потоком промывочной жидкости на выбуриваемый керн, повышается качество керна и обеспечивается высокий вынос из слабосцементированных рыхлых пород;

– благодаря установке в верхней части керноприемника перепускного клапана, предотвращающего циркуляцию жидкости как со стороны забоя, так и с устья скважины, но предусматривающего сброс давления в керноприемнике, препятствующего заходу керна увеличенного диаметра, обусловленное нарастанием глинистой корки на его боковой поверхности, исключается попадание шлама из скважины в керноприемник во время спуска керноотборного снаряда, повышается качество керна и обеспечивается высокий вынос керна;

– благодаря тому, что соединение гильзы с керноприемной трубой выполнено в виде байонетного соединения с возможностью осевого перемещения и не требует дополнительного стопорения относительно друг друга, исключается передача усилия на элементы керноприемника и подвески в момент отделения керна от забоя, увеличивая их срок службы, сокращается трудоемкость сборки-разборки снаряда, тем самым уменьшаются затраты при его эксплуатации.

Формула изобретения

Керноотборный снаряд, содержащий корпус, связанный в верхней части с переводником для соединения с колонной труб, бурильную головку с расточкой, керноприемник, выполненный в виде трубы и снабженный в верхней части подвесной опорой и регулируемой подвеской, узел отделения керна от забоя, включающий цанговый и рычажковый кернорватели, подвижно размещенные в гильзе, соединенной с нижней частью керноприемной трубы при помощи байонетного соединения, отличающийся тем, что он снабжен клапаном контроля захода керна, толкателем и установленным в центральном отверстии оси подвесной опоры перепускным клапаном, в корпусе которого выполнены верхнее и нижнее седла одного типоразмера и шар между ними для попеременного взаимодействия с седлами, керноприемник установлен в корпусе керноотборного снаряда с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с клапаном контроля захода керна посредством толкателя, неподвижно установленного на оси подвесной опоры, при этом клапан контроля захода керна выполнен в виде неподвижно установленной в переводнике втулки с боковыми циркуляционными каналами и центральным отверстием для установки с возможностью осевого перемещения насадки, к которой посредством разъемного соединения крепится колпак, взаимодействующий внутренней торцевой поверхностью с торцевой поверхностью насадки, а наружной торцевой поверхностью – с толкателем, причем колпак установлен с возможностью взаимодействия своей внутренней цилиндрической поверхностью с наружной цилиндрической поверхностью втулки и осевого перемещения относительно последней, а в нижней части гильзы на ее боковой поверхности, взаимодействующей с расточкой бурильной головки, по окружности выполнены канавки, выше которых расположена проточка конусной формы для взаимодействия с ответной конусной расточкой, выполненной на торце расточки бурильной головки и сопряженной с ее внутренней поверхностью, при этом указанные конусные расточка и проточка соответственно бурильной головки и гильзы образуют клапанную пару, байонетное соединение гильзы с керноприемной трубой выполнено в виде двух симметрично расположенных относительно оси выступов цилиндрической формы на керноприемной трубе и взаимодействующих с ними зеркально расположенных относительно оси фигурных пазов, выполненных в стенке гильзы, причем каждый из фигурных пазов образован двумя равновеликими по ширине вертикальными пазами, первый из которых имеет выход на торец гильзы, а второй – глухой, при этом указанные пазы соединены между собой равновеликим по ширине пазом, отходящим от нижней части первого паза в направлении второго паза под углом менее 90°, причем в рабочем положении цилиндрические выступы керноприемной трубы установлены с возможностью взаимодействия с нижней частью глухих пазов, а при извлечении керноприемной трубы из корпуса снаряда, перемещаясь по пазам вверх – с верхней их частью.

РИСУНКИ