RU2069735C1

RU2069735C1 - Core barrel

Info

Publication number: RU2069735C1
Authority: RU
Inventors: Г.К. Ешимов; И.Л. Симисинов
Priority date: 1992-09-02
Filing date: 1992-09-02
Publication date: 1996-11-27

Abstract

FIELD: mining; equipment for coring. SUBSTANCE: core barrel has sub, body inner barrel with radial holes and hollow bushing in it at upper end with seats for dropping valves. Bushing and inner barrel are fastened by shear pins. Inner barrel has core catcher with catching teeth on lower end. Secured to body is core bit with water courses and circular protrusion engageable with core catcher. Core drilling bit is detachable and has circular coupling movable in axial direction and covering water courses which are stepped. Hollow of core drilling bit is covered with inserted drilling bit assembly having central water course and located in coupling hollow. Drilling bit assembly, coupling and core drilling bit are joined by shear pins. Drilling bit assembly has branch pipe with jet nozzle and seat for dropping valve. In full-hole drilling down to producing formation, core drilled out by core drilling bit is destroyed by inserted drilling bit assembly. When it is required to have core, valve-ball is dropped in core barrel hollow to close single channel of flow of drilling mud to bottom hole, as a result, pressure rises in hollow of barrels and pins are sheared which connected inserted drilling bit assembly with core drilling bit and circular coupling. Then, dropped into barrels hollow is value-ball which closes hollow of inner barrel to stop drilling mud. Upon completion of coring, the third valve-ball having the largest diameter is dropped to close the core barrel control channel due to which drilling mud pressure shears pins connecting inner barrel with sub, and bushing with inner barrel, and they move down. In this case, the core catcher teeth are bent inside barrel to catch core coming there, and moving down bushing opens radial holes for flow of drilling mud from the hollow of drill pipes to well during lifting the core barrel filled with core from well. EFFECT: higher efficiency. 4 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, к средствам для бурения с отбором керна. The invention relates to mining, to means for drilling with coring.

Известны колонковые снаряды, содержащие переводник, корпус, керноприемную трубу с породоразрушающим сердечником для разрушения керна и механизмом его перемещения. Known core shells containing a sub, a housing, a core receiver pipe with a rock cutting core for core destruction and a mechanism for moving it.

Недостатками известных снарядов являются: конструктивная сложность механизма для перемещения сердечника, низкая механическая скорость бурения сплошным забоем из-за неэффективности разрушения керна указанным сердечником. The disadvantages of the known shells are: the structural complexity of the mechanism for moving the core, the low mechanical drilling speed of a continuous face due to the inefficiency of core destruction by the specified core.

Известны также комбинированные долота, содержащие колонковое долото режущего типа и размещенное в его полости шарошечное буровое долото, что при бурении обеспечивает повышение механической скорости бурения в два раза против достигнутой при использовании обычных долот. Combined bits are also known, containing a core drill bit of a cutting type and a cone drill bit located in its cavity, which when drilling provides a twofold increase in the mechanical drilling speed compared to that achieved with conventional bits.

Однако применение таких долот при бурении с отбором керна невозможно из-за жесткого неподвижного соединения составляющих комбинированное долото элементарных долот. However, the use of such bits during drilling with coring is impossible due to the rigid fixed connection of the combined bit of the elementary bits.

Известен также колонковый снаряд, содержащий соединенные между собой переводчик и корпус, керноприемную трубу, размещенную в корпусе, хвостовик с радиальными каналами и седлом под сбрасываемый клапан, связанный с керноприемной трубой и скрепленный срезными штифтами с переводником, полую втулку с седлом под сбрасываемый клапан большого размера, соединенную срезными штифтами с хвостовиком у его верхнего торца, кернователь в виде тонкостенного цилиндра с зубьями захвата по нижнему торцу, установленного на нижнем конце керноприемной трубы с возможностью взаимодействия с кольцевым выступом колонкового долота, закрепленного на нижнем конце корпуса и выполненного с промывочными каналами, сообщенными с пространством между корпусом и керноприемной трубой. Also known is a core projectile containing a translator and a housing interconnected, a core receiver pipe housed in the housing, a shank with radial channels and a seat for a reset valve, connected to a core receiver pipe and fastened with shear pins with an adapter, a hollow sleeve with a seat for a large size reset valve connected by shear pins with a shank at its upper end, a core punch in the form of a thin-walled cylinder with gripping teeth along the lower end mounted on the lower end of the core-receiving pipe s with the possibility of interaction with the annular protrusion of the core bit, mounted on the lower end of the housing and made with flushing channels in communication with the space between the housing and the core receiver pipe.

Однако при использовании такого снаряда разрушение керна в процессе бурения без отбора керна неэффективно из-за отсутствия механического устройства, обеспечивающего такое разрушение, в полости керноприемной трубы. Вследствие этого снижается производительность бурения и возрастает износ колонковых долот. However, when using such a projectile, core destruction during drilling without coring is inefficient due to the lack of a mechanical device providing such destruction in the cavity of the core-receiving pipe. As a result, drilling performance decreases and wear of core bits increases.

Задачей, решаемой изобретением, является размещение в полости керноприемной трубы механического устройства (бурового долота), скрепленного с колонковым долотом для разрушения керна в случае бурения непродуктивной толщи, и открепление его от колонкового долота для бурения с отбором керна, благодаря чему достигается искомый технический результат повышение эффективности бурения, снижение износа колонковых долот. The problem solved by the invention is the placement in the cavity of the core pipe of a mechanical device (drill bit) fastened with a core bit for core destruction in the case of drilling an unproductive stratum, and its detachment from the core bit for drilling with core sampling, thereby achieving the desired technical result, increasing drilling efficiency, reduced wear of core bits.

Техническая сущность изобретения заключается в том, что известный колонковый снаряд, содержащий соединенные между собой переводник и корпус, керноприемную трубу, размещенную в корпусе, хвостовик с радиальными каналами и седлом под сбрасываемый клапан, связанный с керноприемной трубой и скрепленный срезными штифтами с переводником, полую втулку с седлом под сбрасываемый клапан большего размера, соединенную срезными штифтами с хвостовиком у его верхнего торца, кернорватель в виде тонкостенного цилиндра с зубьями захвата по нижнему торцу, установленного на нижнем конце керноприемной трубы с возможностью взаимодействия с кольцевым выступом колонкового долота, закрепленного на нижнем конце корпуса и выполненного с промывочными каналами, сообщенными с пространством между корпусом и керноприемной трубой, снабжен кольцевой подвижной в осевом направлении муфтой с наружной конической поверхностью, вставным с центральным промывочным каналом буровым долотом, и патрубком с гидромониторным насадком и седлом под сбрасываемый клапан, меньшего, чем два других размера, при этом колонковое долото выполнено разъемным из верхней и нижней частей, образующих полость с верхней конической поверхностью, кольцевая подвижная муфта размещена в полости колонкового долота с возможностью перекрытия его промывных каналов в исходном положении, вставное буровое долото размещено в кольцевой подвижной муфте и соединено с ней и с верхней частью колонкового долота в исходном положении срезными штифтами, а патрубок с гидромониторным насадком и седлом под сбрасываемый клапан меньшего, чем два других размера размещен в центральном промывочном канале бурового долота. The technical essence of the invention lies in the fact that the known core projectile comprising interconnected sub and housing, a core receiver pipe housed in the housing, a shank with radial channels and a seat for a reset valve connected to the core receiver pipe and fastened with shear pins with an adapter, a hollow sleeve with a seat for a larger resettable valve, connected by shear pins to a shank at its upper end, core cutter in the form of a thin-walled cylinder with capture teeth on the lower end installed on the lower end of the core-receiving pipe with the possibility of interaction with the annular protrusion of the core bit, mounted on the lower end of the body and made with flushing channels in communication with the space between the body and the core-receiving pipe, equipped with an annular axially movable coupling with an external conical surface, insertable with a central flushing channel with a drill bit, and a nozzle with a hydraulic monitor nozzle and a seat for a reset valve, smaller than two other sizes, while the core bit is detachable from the upper and lower parts forming a cavity with an upper conical surface, the annular movable sleeve is placed in the cavity of the core bit with the possibility of overlapping its washing channels in the initial position, the insert drill bit is placed in the annular movable sleeve and connected to it and to the upper part of the core bit in the initial position with shear pins, and the nozzle with a hydraulic nozzle and a seat for a reset valve smaller than two other sizes is located in the central flushing channel of the drill bit.

Снабжение колонкового снаряда вставным с центральным промывочным каналом буровым долотом предпочтительно шарошечного типа обеспечивает возможность создания комбинированного долота, использование которого при бурении позволяет повысить механическую скорость бурения сплошным забоем и гарантированно разрушать керн при проходке скважин в непродуктивным толщах. The provision of a core projectile with a drill bit inserted with a central flushing channel, preferably of a rolling-cutter type, makes it possible to create a combined bit, the use of which during drilling allows to increase the mechanical drilling speed by a continuous face and guaranteed to destroy the core when drilling wells in unproductive strata.

Снабжение снаряда кольцевой подвижной в осевом направлении муфтой с наружной конической поверхностью и выполнение колонкового долота разъемным из верхней и нижней частей, образующих полость с верхней конической поверхностью, позволяют создать механизм управления течением бурового раствора в призабойной зоне снаряда. The supply of the projectile with an annular axially movable coupling with an external conical surface and the implementation of the core bit detachable from the upper and lower parts forming a cavity with an upper conical surface make it possible to create a mechanism for controlling the flow of drilling fluid in the bottomhole zone of the projectile.

Снабжение снаряда патрубком с гидромониторным насадком и седлом под сбрасываемый клапан, меньшего, чем размеры клапанов в хвостовике и в полой втулке у верхнего торца керноприемной трубы, размера, размещенным в центральном промывочном канале вставного бурового долота, соединенного с верхней частью колонкового долота и с подвижной муфтой срезными штифтами, обеспечивает эффективную очистку забоя перед бурением и срезание штифтов при сбрасывании клапана, перемещение подвижной муфты вниз, вследствие чего раскрываются промывочные каналы в колонковом долоте, и буровое долото отделяется от колонкового. Supply of the projectile with a nozzle with a hydraulic nozzle and a seat for a reset valve, smaller than the size of the valves in the shank and in the hollow sleeve at the upper end of the core receiver pipe, the size located in the central flushing channel of the insert drill bit connected to the upper part of the core bit and with a movable sleeve with shear pins, provides effective cleaning of the face before drilling and shear of the pins when the valve is reset, moving the movable sleeve down, as a result of which the flushing channels open in the core bit, and the drill bit is separated from the core bit.

На фиг. 1 изображен колонковый снаряд (вид сбоку, продольный разрез) в транспортном положении и при бурении сплошным забоем; на фиг. 2 то же в момент отделения вставного долота; на фиг. 3 то же при бурении с отбором керна; на фиг. 4 то же, положение при захвате керна. In FIG. 1 shows a core projectile (side view, longitudinal section) in the transport position and when drilling with a continuous face; in FIG. 2 the same at the time of separation of the insert bit; in FIG. 3 the same when drilling with coring; in FIG. 4 the same, the position when capturing the core.

Колонковый снаряд содержит переводник 1, соединенный резьбой с корпусом 2. Керноприемная труба 3 размещена в корпусе 2 и скреплена через хвостовик 4 с переводником 1 срезными штифтами 5. В хвостовике 4 выполнено седло 6 под сбрасываемый клапан-шар 7 и радиальные каналы 8, размещенные над седлом 6. Выше каналов 8 внутри хвостовика 4 установлена втулка 9 с седлом 10 под сбрасываемый клапан-шар 11 большего, чем клапан 7, диаметра. Втулка 9 удерживается в исходном положении срезными штифтами 12. На нижнем конце трубы 3 размещен кернорватель 13, выполненный в виде тонкостенного цилиндра с зубьями захвата 14 по нижнему торцу в зоне расположения кольцевого выступа 15 колонкового долота 16. Над зубчатым кернорвателем размещена обойма 17 рычажкового кернорвателя. Колонковое долото 16 выполнено разъемным из верхней, представляющей собственно долото 16, части и нижней заменяемой рабочей части 18, армированной резцами 19. Между частями 16 и 18 колонкового долота образована полость с верхней-конической поверхностью, в которой размещена кольцевая муфта 20, имеющая наружную коническую поверхность, подвижная относительно долота 16 и перекрывающая его промывочные каналы 21. В полости колонкового долота 16 размещено буровое шарошечное долото 22, соединенное срезными шпильками 23 с долотом 16 и срезными шпильками 24 с кольцевой муфтой 20. В центральном канале долота 22 размещен патрубок 25, оканчивающийся гидромониторным насадком 26, являющимся седлом под сбрасываемый клапан-шар 27 меньшего, чем у двух других клапанов 11 и 7, размера. The core projectile contains an adapter 1 connected by a thread to the housing 2. A core receiver 3 is located in the housing 2 and fastened through a shank 4 with an adapter 1 with shear pins 5. In the shank 4 there is a seat 6 for a reset ball valve 7 and radial channels 8 located above saddle 6. Above the channels 8 inside the shank 4, a sleeve 9 is installed with a saddle 10 under the resettable ball valve 11 of a larger diameter than the valve 7. The sleeve 9 is held in its initial position by shear pins 12. At the lower end of the pipe 3 there is a core breaker 13 made in the form of a thin-walled cylinder with gripping teeth 14 at the lower end in the area of the ring protrusion 15 of the core bit 16. A clip 17 of the lever core core is placed above the tooth core core. The core bit 16 is made detachable from the upper, representing the actual bit 16, part and lower replaceable working part 18, reinforced with cutters 19. Between the parts 16 and 18 of the core bit is formed a cavity with an upper conical surface in which the annular coupling 20 having an outer conical surface movable relative to the bit 16 and overlapping the washing channels 21. In the cavity of the core bit 16 there is a cone drill bit 22 connected by shear pins 23 with a bit 16 and shear pins 24 s clutch rotating arm 20. In the central channel bit 22 disposed duct 25 ending jetting nozzle 26, which is resettable under the seat valve ball 27 smaller than the other two valves 11 and 7 size.

Колонковый снаряд работает следующим образом. Перед спуском на забой снаряд собирают в таком виде, как показано на фиг. 1, вставное долото 22 соединяют штифтами 24 и 23 с кольцевой муфтой 20 и с колонковым долотом 16 и вставляют в него патрубок 25; втулку 9 соединяют штифтом 12 с керноприемной трубой 3, а хвостовик 4 соединяют шпильками 5 с переводником 1. Затем снаряд опускают на забой скважины и осуществляют процесс бурения сплошным забоем до интервала отбора керна, определяемого либо по геолого-техническому наряду, либо по механическому каротажу. Column shell works as follows. Before launching, the projectile is assembled in the form as shown in FIG. 1, the insertion bit 22 is connected by pins 24 and 23 with an annular coupling 20 and with a core bit 16 and a pipe 25 is inserted into it; the sleeve 9 is connected with a pin 12 with a core receiver pipe 3, and the liner 4 is connected with studs 5 with a sub 1. Then the projectile is lowered to the bottom of the well and the drilling process is carried out with a continuous face to the core sampling interval, determined either by geological and technical along with mechanical logging.

Для обеспечения процесса бурения с отбором керна вставное долото 22 отделяют от колонкового долота 16 и от кольцевой муфты 20, сбрасывая в полость труб клапан-шар 27, который перекрывает центральное отверстие в патрубке 25. При этом под давлением потока промывочной жидкости вставное долото 22 смещается вниз до упора в резцы 19 колонкового долота 16. При этом срезаются штифты 23 и 24 и смещается вниз кольцевая муфта 20, вследствие чего открываются промывочные каналы 21 колонкового долота 16, как показано на фиг. 2. Затем в полость бурильных труб сбрасывают клапан-шар 7, который садится в седло 6 хвостовика 4 и перекрывает полость керноприемной трубы 3 от нисходящего потока промывочной жидкости, которая перетекает к забою по межтрубному пространству между корпусом 2 и трубой 3, попадая туда через отверстия 8, и далее через открытые каналы 21 колонкового долота 16. В дальнейшем процесс бурения осуществляется выбуриванием столбика (колонки) керна. При этом выбуренный керн проталкивает вставное долото 22, отделившееся от долота 16 и от муфты 20, в полость керноприемной трубы 3. Долото 22 при этом предохраняет торец керна от размыва вытесняемой из трубы 3 жидкостью (фиг. 3). To ensure the coring process, the insert bit 22 is separated from the core bit 16 and from the annular sleeve 20, dropping the ball-valve 27 into the pipe cavity, which closes the central hole in the nozzle 25. In this case, the insert bit 22 is shifted downward under the pressure of the flushing fluid flow until it stops in the cutters 19 of the core bit 16. In this case, the pins 23 and 24 are cut off and the annular coupling 20 is displaced downward, as a result of which the washing channels 21 of the core bit 16 are opened, as shown in FIG. 2. Then, a ball valve 7 is dropped into the cavity of the drill pipe, which sits in the saddle 6 of the liner 4 and blocks the cavity of the core receiver 3 from the downward flow of flushing fluid, which flows to the bottom along the annulus between the body 2 and the pipe 3, getting there through the holes 8, and then through the open channels 21 of the core bit 16. In the future, the drilling process is carried out by drilling the core column. In this case, the drilled core pushes the insert bit 22, which is separated from the bit 16 and from the sleeve 20, into the cavity of the core-receiving pipe 3. The bit 22 at the same time protects the core end from erosion by the fluid displaced from the pipe 3 (Fig. 3).

После окончания бурения с отбором керна, регламентируемым длиной полости керноприемной трубы 3, в полость бурильных труб опускают клапан-шар 11, по достижении которым седла 10 втулки 9 перекрывается канал перетока промывочной жидкости, давлением которой срезаются штифты 5, скрепляющие хвостовик 4 с переводником 1. Дальнейшее закачивание промывочной жидкости в полость снаряда приводит к перемещению керноприемной трубы 3 вниз. При этом зубья кернорвателя 13 изгибаются на кольцевом выступе 15 долота 16 и перекрывают полость керноприемной трубы 3, заклинивая вошедший в нее столбик керна. Рычажковый кернорватель 17 удерживает керн в керноприемной трубе при кратковременных подъемах снаряда над забоем для наращивания колонны бурильных труб до срабатывания кернорвателя 13. After drilling with core sampling, which is regulated by the length of the cavity of the core receiving pipe 3, a ball valve 11 is lowered into the cavity of the drill pipe, upon reaching which the saddles 10 of the sleeve 9 are blocked by the overflow channel of the washing liquid, the pressure of which cut off the pins 5, fastening the shank 4 with the adapter 1. Further pumping the flushing fluid into the cavity of the projectile leads to the movement of the core-receiving pipe 3 down. In this case, the teeth of the core cutter 13 are bent on the annular protrusion 15 of the bit 16 and overlap the cavity of the core receiving pipe 3, jamming the core column that entered it. Lever core drill 17 holds the core in the core receiving pipe for short-term elevations of the projectile above the face to build up the drill pipe string until the core drill 13 fires.

Дальнейшее повышение давления в бурильной колонне приводит к срезанию штифтов 12, и втулка 9 опускается в нижнее положение, открывая радиальные отверстия 8 для перетока промывочной жидкости к забою скважины. При подъеме снаряда из скважины промывочная жидкость таким образом вытекает из полости бурильных труб, минуя полость керноприемной трубы 3. A further increase in pressure in the drill string leads to cutting of the pins 12, and the sleeve 9 is lowered to the lower position, opening the radial holes 8 for the flow of drilling fluid to the bottom of the well. When the projectile rises from the well, the flushing fluid thus flows from the cavity of the drill pipe, bypassing the cavity of the core receiver pipe 3.

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить механическую скорость бурения без отбора керна, снизить износ колонковых долот, повысить производительность бурения за счет сокращения затрат времени на спуско-подъемные операции, повысить выход керна и результативность разведочного бурения. The use of the proposed device allows to increase the mechanical drilling speed without coring, reduce wear of core bits, increase drilling productivity by reducing the time spent on tripping, increase core yield and the effectiveness of exploratory drilling.

Claims

A core shell containing interconnected sub and housing, a core receiver pipe housed in the housing, a shank with radial channels and a seat for a reset valve connected to a core receiver pipe and fastened with shear pins with an adapter, a hollow sleeve with a seat for a larger reset valve, connected with shear pins with a shank at its upper end, a core cutter in the form of a thin-walled cylinder with gripping teeth along the lower end mounted on the lower end of the core receiving pipe with the possibility of interaction with the annular protrusion of the core bit, mounted on the lower end of the housing and made with flushing channels in communication with the space between the housing and the core receiving pipe, characterized in that it is equipped with an annular axially movable coupling with an outer conical surface inserted with a central flushing channel a drill bit and a nozzle with a hydraulic nozzle and a seat for a reset valve smaller than two other sizes, while the core bit is detachable from rkhnei and the lower parts forming a cavity with an upper conical surface, the annular movable sleeve is placed in the cavity of the core bit with the possibility of overlapping its flushing channels in the initial position, the insert drill bit is placed in the annular movable sleeve and connected with it and with the upper part of the core bit in the original position with shear pins, and a nozzle with a hydraulic nozzle and a seat for a reset valve smaller than two other sizes is placed in the central flushing channel of the drill bit.