RU2310061C1

RU2310061C1 - Hydraulic drilling jar

Info

Publication number: RU2310061C1
Application number: RU2006101413/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Андоскин (RU); Владимир Николаевич Андоскин; Константин Анатольевич Кобелев (RU); Константин Анатольевич Кобелев; Владимир Иванович Тимофеев (RU); Владимир Иванович Тимофеев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис"
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2006-01-18
Publication date: 2007-11-10
Also published as: RU2006101413A

Abstract

FIELD: drilling equipment, particularly devices to create impact loads for stuck drilling string section freeing from oil or gas well.

SUBSTANCE: device comprises tubular body and mount slidably connected with each other so that the components are restricted from rotation. Tubular body has slots formed in outer surface thereof, inner anvil extensions, the first sealing member arranged from the first end side. Mount has slots in inner surface, belt having increased diameter, percussion means arranged between anvil extensions, the second sealing member arranged in percussion means from the side of the second body end and defining working liquid chamber. Mount also has circular valve having annular side surface, two ends, outer surface and inner surface defined by inner cavity, as well as restriction mechanism, which restricts working liquid communication with one section of working liquid chamber. The restriction mechanism is installed in working liquid chamber and has mount extending through inner cavity and located inside body. The restriction mechanism includes at least one bypass valve arranged in circular valve, which restricts working liquid flow inside one chamber section in one direction. Inner circular valve surface is in tight contact with mount belt having increased diameter. Circular valve travel is limited by two stops projecting from inner body surface and is equal to at least difference between inner and outer surface radii. Stop, which limits longitudinal circular valve travel towards percussion means with the second sealing member installed therein is defined by projection extending from inner body surface having decreased diameter adapted to be slidably connected to the second sealing member of percussion means. At least one percussion means arranged in working liquid chamber has self-sealing member. Diameter of each inner body surface is equal to that of mount, which defines movable connection with the first sealing member arranged in the body.

EFFECT: increased reliability and service life, prevention of uncontrolled device actuation.

3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для создания ударных нагрузок, направленных вверх или вниз, для освобождения прихваченной части бурильной колонны в нефтяной или газовой скважине.The invention relates to drilling equipment, and in particular to devices for creating shock loads directed up or down to release the stuck part of the drill string in an oil or gas well.

Известен гидравлический яс для нанесения ударов снизу вверх и сверху вниз на застрявший в скважине предмет, состоящий из наружного корпуса и полого внутреннего шпинделя, соединенных без взаимного вращения между собой, при этом на внутреннем шпинделе образованы верхний и нижний упорные бурты, между которыми установлен, по меньшей мере, один поршень, внутренняя часть наружного корпуса выполнена в виде кольцевого цилиндра с расточками различного диаметра для взаимодействия с поршнем, между наружным корпусом и внутренним шпинделем установлены уплотнения подвижных и неподвижных соединений и образованы напорная и демпферная камеры, заполненные рабочей жидкостью, в наружном корпусе со стороны демпферной камеры образована буферная полость, а в демпферной камере установлено с возможностью скольжения поршневое кольцо, изолирующее демпферную камеру от буферной полости, при этом наружный корпус или внутренний шпиндель образует в напорной или демпферной камере дроссельный канал и содержит ограничивающее устройство, например, из колец, установленных между верхним и нижним упорными буртами шпинделя, совершающих возвратно-поступательные перемещения на длине этого канала, а также содержит дозирующее устройство, пропускающее ограниченный объем рабочей жидкости при передвижении колец в дроссельном канале [1].A hydraulic jar is known for striking from bottom to top and top to bottom on an object stuck in a well, consisting of an outer casing and a hollow inner spindle connected without mutual rotation between each other, while upper and lower thrust collars are formed on the inner spindle, between which at least one piston, the inner part of the outer casing is made in the form of an annular cylinder with bores of various diameters for interacting with the piston, between the outer casing and the inner spindle seals of movable and fixed joints are formed and a pressure and damper chambers filled with working fluid are formed, a buffer cavity is formed in the outer casing from the side of the damper chamber, and a piston ring is installed with the possibility of sliding in the damper chamber, which isolates the damper chamber from the buffer cavity, while the outer casing or the internal spindle forms a throttle channel in the pressure or damper chamber and contains a limiting device, for example, of rings mounted between the upper and lower spindle shoulders, making reciprocating movements along the length of this channel, and also contains a metering device, passing a limited volume of the working fluid when moving the rings in the throttle channel [1].

В известной конструкции наружный корпус создает в кольцевой полости дроссельный участок, в пределах которого внутренний шпиндель имеет продольные канавки, ограниченные верхним и нижним упорными буртами, при этом благодаря промежуточным соединительным звеньям кольцо, выходящее из этого участка, вновь возвращается в него раньше, чем другое кольцо входит в этот участок. Дозирующие гильзы имеют внутренние камеры, уравновешенные с окружающей средой с помощью отверстий 32, 39 в корпусе, а при перемещении арретира вверх или вниз яс обеспечивает соответственно направленные удары по прихваченной в скважине бурильной колонне.In a known construction, the outer casing creates a throttle portion in the annular cavity, within which the inner spindle has longitudinal grooves bounded by the upper and lower thrust collars, and due to the intermediate connecting links, the ring leaving this section returns to it earlier than the other ring included in this site. The dispensing sleeves have inner chambers balanced with the environment by means of holes 32, 39 in the housing, and when the arrester is moved up or down, the jar provides correspondingly directed impacts on the drill string that was caught in the borehole.

Недостатком известной конструкции является сложность контроля нагрузки, направленной вниз (при сжатии колонны), для освобождения от прихвата бурильной колонны и (или) долота в скважине, что объясняется потерей устойчивости (с изменением знака) и трением изогнутой колонны бурильных труб в наклонно направленной скважине, а также неожиданная активизация и нанесение ударов гидравлического яса при бурении, спусках и подъемах бурильной колонны из-за отсутствия механизма блокировки продольного хода внутреннего шпинделя относительно корпуса, вследствие чего не уменьшается также износ внутренних деталей.A disadvantage of the known design is the difficulty of controlling the load directed downward (during compression of the string) to free from sticking of the drill string and / or bit in the well, which is explained by the loss of stability (with a change in sign) and friction of the curved drill pipe string in an oblique directed well, as well as unexpected activation and striking of the hydraulic jar during drilling, descents and rises of the drill string due to the lack of a mechanism for blocking the longitudinal stroke of the internal spindle relative to the body, as a result, the wear of internal parts is also not reduced.

Недостатком известной конструкции является также неполное использование возможности повышения ее надежности и ресурса, например, вследствие того, что отверстия 32, 39 в корпусе создают места, подверженные усталостным разрушениям, обусловленным циклическими напряжениями в процессе изгибающего вращения. При этом тупиковые буферные полости, сообщающиеся сквозными отверстиями 32, 39 с полостью скважины, при выполнении спусков и подъемов в процессе бурения скважин засасывают и накапливают мелкие твердые частицы выбуренной породы (шлама). В течение некоторого времени в буферных полостях шлам цементируется и приводит известный гидравлический яс к отказу работы в скважине.A disadvantage of the known design is also the incomplete use of the possibility of increasing its reliability and resource, for example, due to the fact that the holes 32, 39 in the housing create places subject to fatigue damage caused by cyclic stresses during bending rotation. At the same time, dead-end buffer cavities communicating through the openings 32, 39 with the cavity of the well, during descents and ascents during drilling, suck in and accumulate fine solid particles of cuttings (cuttings). For some time, the slurry has been cemented in the buffer cavities and leads the well-known hydraulic jar to failure in the well.

Величина хода приводного механизма определяется вблизи одного края задвинутым положением шпинделя, на промежуточном расстоянии от этого края - положением упора поршня, у противоположного края - выдвинутым положением шпинделя (шлицевого торца), что не позволяет более эффективно устанавливать соотношения между объемами напорной и демпферной камер с учетом хода шпинделя с поршнем, сжатия рабочей жидкости в напорной камере до момента сброса давления и объемом сжимаемой в напорной камере рабочей жидкости для создания в изогнутой колонне бурильных труб динамического удара с достаточным ударным импульсом и сверхвысокой ударной мощностью.The magnitude of the stroke of the drive mechanism is determined near one edge by the retracted position of the spindle, at an intermediate distance from this edge - by the position of the piston stop, by the opposite edge - by the extended position of the spindle (spline end), which does not allow more efficient establishment of the ratios between the volumes of the pressure and damper chambers taking into account the stroke of the spindle with the piston, compressing the working fluid in the pressure chamber until the pressure is released and the volume of the working fluid compressible in the pressure chamber to create a bent column dynamic impact tubes with sufficient shock impulse and ultrahigh impact power.

Недостатком известной конструкции является также неполное использование возможности повышения надежности, а также повышения точности времени "запаздывания", создаваемого гидравликой, при использовании в составе изогнутой колонны бурильных труб в наклонно направленной скважине, нарушение и ухудшение, вследствие усталости материала, характеристик управляющих пружинных устройств поршней и клапанов, содержащих промежуточные соединительные звенья, при длительном воздействии импульсов удара рабочей жидкости, а также большие потери давления, приводящие к отказу работы в скважине.A disadvantage of the known design is also the incomplete use of the possibility of increasing reliability, as well as improving the accuracy of the "retardation" time created by hydraulics when using drill pipes in a directional borehole in a curved string, violation and deterioration due to material fatigue, characteristics of piston control spring devices and valves containing intermediate connecting links during prolonged exposure to impulses of impact of the working fluid, as well as large losses of pressure eniya, leading to failure of the well.

Недостатком известной конструкции является также неполное использование возможности повышения надежности путем снижения потерь давления и уменьшения нагрева рабочей жидкости при перетекании через перепускные отверстия в поршнях из одного объема рабочей жидкости в другой, что требует времени для охлаждения рабочей жидкости с целью предотвращения разрушения и уменьшения износа поверхностей скольжения.A disadvantage of the known design is also the incomplete use of the possibility of increasing reliability by reducing pressure losses and reducing heating of the working fluid when flowing through bypass holes in the pistons from one volume of the working fluid to another, which takes time to cool the working fluid in order to prevent fracture and reduce wear on sliding surfaces .

Это объясняется, тем, что диаметр оправки, образующей телескопическое соединение с кольцевыми уплотнениями, расположенными в трубчатом корпусе и ограничивающими первый край герметичной камеры, например, со стороны верхнего торца трубчатого корпуса или устья скважины, и диаметр внутреннего цилиндра трубчатого корпуса, образующего телескопическое соединение с кольцевыми уплотнениями, расположенными в кольцевом буртике оправки и ограничивающими второй край герметичной камеры, например, в нижней части трубчатого корпуса или со стороны забоя, выполнены различными, а при телескопическом перемещении шпинделя в корпусе происходит изменение объемов рабочей жидкости и ее нагрев в отсеках герметичной камеры.This is explained by the fact that the diameter of the mandrel forming a telescopic connection with O-rings located in the tubular body and limiting the first edge of the sealed chamber, for example, from the upper end of the tubular body or wellhead, and the diameter of the inner cylinder of the tubular housing forming a telescopic connection with O-rings located in the annular flange of the mandrel and limiting the second edge of the sealed chamber, for example, in the lower part of the tubular body or from the side Aboyan are made different, and when moving the telescopic spindle housing there is a change in hydraulic fluid volume and its heating in the compartments sealed chamber.

В составе изогнутой колонны бурильных труб время работы яса в каждом цикле составляет, например, 90 секунд при 20 ударах в час, время непрерывной работы может составлять, например, 24 часа, при этом рабочая жидкость (трансмиссионное масло) нагревается, для чего требуется охлаждение после нанесения определенного цикла ударов, а время, необходимое для охлаждения, может составлять в процессе работы, например, 15 минут после определенного цикла ударов, что повышает стоимость простоя скважины.As part of a curved drill pipe string, the operating time of the jar in each cycle is, for example, 90 seconds at 20 beats per hour, the continuous operation time can be, for example, 24 hours, while the working fluid (gear oil) is heated, which requires cooling after applying a certain shock cycle, and the time required for cooling can be in the process, for example, 15 minutes after a certain shock cycle, which increases the cost of well downtime.

Известен гидравлический яс, состоящий из телескопически установленных относительно друг друга корпуса с уплотнениями у верхнего торца, внутренними выступами-наковальнями и шлицами на внутренней поверхности, и оправки, образующей с трубчатым корпусом кольцевую полость, заполненную рабочей жидкостью, а также имеющей шлицы на наружной поверхности под шлицы корпуса, кольцевые буртики с цилиндрическими наружными поверхностями и наружный ударный выступ, размещенный между внутренними выступами-наковальнями корпуса, нижний дозирующий механизм, установленный в кольцевой полости между оправкой и корпусом для ограничения потока рабочей жидкости через дозирующий механизм при осевом перемещении оправки, и установленный под нижним дозирующим механизмом в кольцевой полости между оправкой и корпусом плавающий поршень с уплотнением [2].Known hydraulic jar, consisting of a telescopically mounted relative to each other body with seals at the upper end, internal protrusions-anvils and slots on the inner surface, and a mandrel forming an annular cavity filled with a working fluid with a tubular body, as well as having slots on the outer surface under splines of the body, annular beads with cylindrical outer surfaces and an external impact ledge located between the internal protrusions-anvils of the body, the lower dosing fur a bottom set in the annular cavity between the mandrel and the housing to restrict the flow of working fluid through the metering mechanism during axial movement of the mandrel, and a floating piston with a seal installed under the lower metering mechanism in the annular cavity between the mandrel and the housing [2].

Известный гидравлический яс снабжен верхним дозирующим механизмом, который размещен в кольцевой полости между оправкой и корпусом над нижним дозирующим механизмом, и дополнительными поршнями с уплотнениями, оправка выполнена с дополнительным кольцевым выступом с уплотнением, размещенным между дозирующими механизмами и разделяющим кольцевую полость между ними на нижнюю и верхнюю камеры высокого давления, и кольцевой ступенью с радиальным каналом, размещенной над верхним дозирующим механизмом, при этом дополнительные кольцевые поршни размещены по обе стороны от кольцевой ступени и подпружинены относительно нее. При этом верхний конец компенсирующей камеры 38 определяется плавающим поршнем 37, нижний конец компенсирующей камеры 53 - другим плавающим поршнем 56, который смещается вверх с помощью пружины 57 и кольца 58, которые в свою очередь опираются на оправку 54 с помощью втулки 59 и запорного кольца 60. Внутреннее 61 и наружное 62 уплотнительные кольца предотвращают утечку жидкости. Нижняя поверхность поршня 56 сообщается с отверстием 30 оправки с помощью открытой зоны 63. Поршни 56, 31 и 37 обеспечивают выравнивание давления и изменение объема вследствие теплового воздействия, предотвращая при этом разрушение уплотнений высокого давления буровым раствором и загрязнение жидкости в камерах.The known hydraulic jar is equipped with an upper metering mechanism, which is placed in the annular cavity between the mandrel and the housing above the lower metering mechanism, and additional pistons with seals, the mandrel is made with an additional annular protrusion with a seal placed between the metering mechanisms and separating the annular cavity between them on the lower and the upper high-pressure chamber, and an annular step with a radial channel placed above the upper metering mechanism, with additional annular pistons and placed on both sides of the annular stage and spring-loaded relative to it. In this case, the upper end of the compensation chamber 38 is determined by the floating piston 37, the lower end of the compensation chamber 53 by the other floating piston 56, which is displaced upward by the spring 57 and ring 58, which in turn are supported on the mandrel 54 by the sleeve 59 and the locking ring 60 The inner 61 and outer 62 o-rings prevent fluid leakage. The lower surface of the piston 56 communicates with the mandrel bore 30 via an open zone 63. The pistons 56, 31, and 37 provide pressure equalization and volume change due to heat exposure, while preventing the destruction of high pressure seals by drilling fluid and contamination of the fluid in the chambers.

Недостатком известной конструкции является сложность контроля нагрузки, направленной вниз (при сжатии колонны), для освобождения от прихвата бурильной колонны и (или) долота в скважине, что объясняется потерей устойчивости (с изменением знака) и трением изогнутой колонны бурильных труб в наклонно направленной скважине, а также неожиданная активизация и нанесение ударов гидравлического яса при бурении, спусках и подъемах бурильной колонны из-за отсутствия механизма блокировки продольного хода оправки относительно корпуса, вследствие чего не уменьшается также износ внутренних деталей.A disadvantage of the known design is the difficulty of controlling the load directed downward (during compression of the string) to free from sticking of the drill string and / or bit in the well, which is explained by the loss of stability (with a change in sign) and friction of the curved drill pipe string in an oblique directed well, as well as unexpected activation and striking of the hydraulic jar during drilling, descents and rises of the drill string due to the lack of a mechanism for blocking the longitudinal stroke of the mandrel relative to the body, due to nd also reduces wear on internal parts.

Недостатком известной конструкции является также неполное использование возможности повышения надежности, а также повышения точности времени "запаздывания", создаваемого гидравликой, при использовании в составе изогнутой колонны бурильных труб в наклонно направленной скважине, например, путем снижения потерь давления и уменьшения нагрева рабочей жидкости при перетекании ее через перепускные отверстия в дозирующей гильзе 67, а также в верхнем и нижнем дозирующих узлах 49, 50, что требует времени для охлаждения рабочей жидкости с целью предотвращения разрушения и уменьшения износа поверхностей скольжения.A disadvantage of the known design is also the incomplete use of the possibility of increasing reliability, as well as improving the accuracy of the “retardation” time created by hydraulics when using drill pipes in a curved string in an oblique directional well, for example, by reducing pressure losses and reducing the heating of the working fluid when it flows through the bypass holes in the metering sleeve 67, as well as in the upper and lower metering units 49, 50, which takes time to cool the working fluid in order to dotvrascheniya destruction and reduce wear of sliding surfaces.

Это объясняется тем, что диаметр оправки, образующей телескопическое соединение с кольцевыми уплотнениями, расположенными в трубчатом корпусе и ограничивающими первый край герметичной камеры, например, со стороны верхнего торца трубчатого корпуса (или устья скважины), и диаметр внутреннего цилиндра трубчатого корпуса, образующего телескопическое соединение с кольцевыми уплотнениями, расположенными в кольцевом буртике оправки и ограничивающими второй край герметичной камеры, например, в нижней части трубчатого корпуса (или со стороны забоя), выполнены различными, а при телескопическом перемещении шпинделя в корпусе происходит изменение объемов рабочей жидкости и ее нагрев в отсеках герметичной камеры.This is because the diameter of the mandrel forming a telescopic connection with O-rings located in the tubular body and limiting the first edge of the sealed chamber, for example, from the upper end of the tubular body (or wellhead), and the diameter of the inner cylinder of the tubular housing forming the telescopic connection with O-rings located in the annular flange of the mandrel and limiting the second edge of the sealed chamber, for example, in the lower part of the tubular body (or from the side face), made different, and with telescopic movement of the spindle in the housing, a change in the volume of the working fluid and its heating in the compartments of the sealed chamber.

Другим недостатком известной конструкции является снижение эффективности двухсторонних уплотнений высокого давления, которые более подвержены разрушению и износу, а также загрязнению буровым раствором в скважине, например, в "плавающих" поршнях поз.31, 37, имеющих внутренние 32 и наружные 33 уплотнения, а также создают места, подверженные перекосам и прихватам, обусловленные циклическими напряжениями трубчатого корпуса в процессе вращения изогнутой колонны бурильных труб.Another disadvantage of the known design is the decrease in the effectiveness of double-sided high-pressure seals, which are more prone to destruction and wear, as well as contamination by the drilling fluid in the well, for example, in "floating" pistons, pos. 31, 37, having internal 32 and external 33 seals, as well as create places subject to distortions and tacks due to cyclic stresses of the tubular body during rotation of the curved drill pipe string.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является гидравлический бурильный яс, состоящий из трубчатого корпуса и оправки, подвижно соединенных без вращения между собой, при этом корпус содержит шлицы на внутренней поверхности, внутренние выступы-наковальни, первый уплотнитель со стороны первого торца, а оправка содержит шлицы на наружной поверхности под шлицы корпуса, поясок увеличенного диаметра, ударники, размещенные между внутренними выступами-наковальнями корпуса, а также второй уплотнитель, размещенный в ударнике со стороны второго торца корпуса, образующие камеру рабочей жидкости, а также содержащий кольцевой клапан, имеющий круглую боковую сторону, два торца, наружную поверхность и внутреннюю поверхность, ограниченную внутренней полостью, установленный в камере рабочей жидкости с оправкой, проходящей через внутреннюю полость и расположенный внутри корпуса, при этом внутренняя поверхность кольцевого клапана плотно контактирует с пояском увеличенного диаметра оправки, продольный ход кольцевого клапана ограничен между двух упоров, выступающих от внутренней поверхности корпуса, а также содержащий ограничивающий механизм сообщения рабочей жидкости с одной из секций камеры рабочей жидкости, включающий, по меньшей мере, один перепускной клапан, размещенный в кольцевом клапане, который ограничивает течение рабочей жидкости внутри одной из секций камеры в одном направлении [3].Closest to the claimed invention is a hydraulic drill jar consisting of a tubular body and a mandrel movably connected without rotation among themselves, while the body contains slots on the inner surface, internal protrusions-anvils, the first seal on the side of the first end, and the mandrel contains slots on the outer surface under the slots of the body, a belt of increased diameter, impactors placed between the internal protrusions-anvils of the body, as well as a second seal placed in the drummer from the side of T the other end of the body, forming a chamber of the working fluid, and also containing an annular valve having a round lateral side, two ends, an outer surface and an inner surface bounded by an internal cavity installed in the working fluid chamber with a mandrel passing through the internal cavity and located inside the body, while the inner surface of the annular valve is in close contact with the belt of increased diameter of the mandrel, the longitudinal stroke of the annular valve is limited between two stops protruding from the inner th surface of the housing, as well as containing a limiting mechanism for communicating the working fluid with one of the sections of the working fluid chamber, including at least one bypass valve located in the annular valve, which restricts the flow of the working fluid inside one of the chamber sections in one direction [3 ].

Недостатком известной конструкции является сложность контроля нагрузки, направленной вниз, для освобождения оставшегося в скважине инструмента или освобождения от прихвата части бурильной колонны в нефтяной или газовой скважине, что объясняется потерей устойчивости (с изменением знака) и трением изогнутой колонны бурильных труб в наклонно направленной скважине, а также неожиданная активизация и нанесение ударов гидравлического яса при бурении, спусках и подъемах бурильной колонны вследствие низкой точности времени "запаздывания", создаваемого гидравликой, а также отсутствие механизма блокировки продольного хода оправки относительно корпуса, вследствие чего не уменьшается износ внутренних деталей.A disadvantage of the known design is the difficulty of controlling the downward load to release the tool remaining in the well or to free from sticking a part of the drill string in an oil or gas well, which is explained by the loss of stability (with a change in sign) and the friction of the curved drill string in an oblique directional well, as well as unexpected activation and striking of the hydraulic jar during drilling, descents and rises of the drill string due to the low accuracy of the "delay" time, s zdaval hydraulics, as well as lack of a mechanism locking the longitudinal travel of the mandrel relative to the housing, whereby no decrease wear of internal parts.

Недостатком известной конструкции является также неполное использование возможности создания сверхвысокой ударной мощности для возникновения ударных нагрузок, направленных вверх (при натяжении колонны), для освобождения от прихвата бурильной колонны и (или) бурового инструмента в скважине, что объясняется потерями высокого давления рабочей жидкости в щелевом кольцевом зазоре между ограничивающим буртом 16С корпуса 12 и оправкой 14, а также малым продольным ходом кольцевого клапана 10, по существу, менее величины выступа пояска 36 увеличенного диаметра оправки 14.A disadvantage of the known design is also the incomplete use of the ability to create ultra-high impact power for the occurrence of shock loads directed upwards (when the string is pulled), to free from sticking of the drill string and (or) the drilling tool in the well, which is explained by the loss of high pressure of the working fluid in the slotted annular the gap between the bounding collar 16C of the housing 12 and the mandrel 14, as well as the small longitudinal stroke of the annular valve 10, substantially less than the protrusion of the girdle 36 is increased mandrel diameter 14.

Другим недостатком известной конструкции является неполное использование возможности повышения надежности, а также повышения точности времени "запаздывания", создаваемого гидравликой, путем уменьшения нагрева рабочей жидкости при перетекании ее через перепускные отверстия в дозирующей гильзе 10 для охлаждения рабочей жидкости с целью предотвращения разрушения и уменьшения износа поверхностей скольжения, что объясняется тем, что диаметр оправки, образующей телескопическое соединение с кольцевыми уплотнениями, расположенными в трубчатом корпусе и ограничивающими первый край герметичной камеры, например, со стороны верхнего торца трубчатого корпуса (или устья скважины), и диаметр внутреннего цилиндра трубчатого корпуса, образующего телескопическое соединение с кольцевыми уплотнениями, расположенными в кольцевом буртике оправки и ограничивающими второй край герметичной камеры, например, в нижней части трубчатого корпуса (со стороны забоя), выполнены различными, а при телескопическом перемещении оправки в корпусе происходит изменение объемов рабочей жидкости и ее нагрев в отсеках герметичной камеры.Another disadvantage of the known design is the incomplete use of the possibility of increasing reliability, as well as improving the accuracy of the "delay" time created by hydraulics by reducing the heating of the working fluid when it flows through the bypass holes in the metering sleeve 10 to cool the working fluid in order to prevent destruction and reduce wear of surfaces sliding, due to the fact that the diameter of the mandrel forming a telescopic connection with O-rings located in the pipes atom of the housing and bounding the first edge of the sealed chamber, for example, from the upper end of the tubular body (or wellhead), and the diameter of the inner cylinder of the tubular body forming a telescopic connection with ring seals located in the annular flange of the mandrel and bounding the second edge of the sealed chamber, for example , in the lower part of the tubular body (from the bottom side), are made different, and with telescopic movement of the mandrel in the body, the volumes of the working fluid and its heating in the compartments of the sealed chamber.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности и ресурса, образование сверхвысокой ударной мощности в стволе скважины при оптимальном соотношении между ударной нагрузкой и ударным импульсом, воздействующими вверх или вниз на место прихвата колонны, а также предотвращение неожиданной активизации и нанесения ударов гидравлического яса при бурении, спусках и подъемах бурильной колонны вследствие низкой точности времени "запаздывания", создаваемого гидравликой, за счет того, что продольный ход кольцевого клапана в камере рабочей жидкости равен по меньшей мере, разности радиусов его наружной и внутренней поверхностей, а упор, ограничивающий продольный ход кольцевого клапана в сторону ударника оправки с размещенным в нем вторым уплотнителем, образован выступом от уменьшенного диаметра внутренней поверхности корпуса, с которой подвижно соединен второй уплотнитель ударника оправки, при этом, по меньшей мере, один ударник оправки, расположенный в камере рабочей жидкости, содержит собственный уплотнитель, а диаметр каждой из внутренних поверхностей корпуса, образующих подвижное соединение с соответствующим уплотнителем и (или) ударником оправки, выполнен равным диаметру оправки, образующей подвижное соединение с размещенным в корпусе первым уплотнителем, например, в пределах поля допуска диаметра оправки.The technical result of the invention is to increase the reliability and resource, the formation of ultra-high shock power in the wellbore with an optimal ratio between the shock load and the shock pulse acting up or down at the point of sticking of the string, as well as preventing unexpected activation and striking of the hydraulic well during drilling, downhill and rises of the drill string due to the low accuracy of the "delay" time created by hydraulics due to the fact that the longitudinal stroke of the annular valve in at least the working fluid is equal to at least the difference between the radii of its outer and inner surfaces, and the emphasis restricting the longitudinal stroke of the annular valve toward the mandrel striker with the second seal located in it is formed by a protrusion from the reduced diameter of the inner surface of the housing to which the second seal is movably connected the mandrel striker, wherein at least one mandrel striker located in the working fluid chamber has its own sealant, and the diameter of each of the inner surfaces of the core pus, forming a movable connection with the corresponding seal and (or) the drummer of the mandrel is made equal to the diameter of the mandrel forming a movable connection with the first seal placed in the housing, for example, within the tolerance of the diameter of the mandrel.

Другим техническим результатом изобретения является обеспечение контролируемой нагрузки, направленной вниз, с определенным ударным импульсом, предотвращение неожиданной активизации и нанесения ударов гидравлического яса при бурении, спусках и подъемах бурильной колонны, уменьшение износа внутренних деталей, а также предотвращение разрушения долота в скважине за счет того, что внутри камеры рабочей жидкости, между ударниками, установлен подпружиненный механизм защелки, блокирующий продольный ход оправки относительно корпуса, а механизм защелки освобождается или устанавливается в рабочее положение при приложении продольной силы больше предельной, при этом продольный ход подпружиненного механизма защелки, блокирующего продольный ход оправки относительно корпуса, например, от начала приложения силы, вдвигающей оправку в корпус, до установки механизма защелки в рабочее положение, не превышает продольного хода кольцевого клапана, установленного в камере рабочей жидкости.Another technical result of the invention is the provision of a controlled load directed downward with a specific shock impulse, preventing unexpected activation and striking of the hydraulic jar while drilling, lowering and raising the drill string, reducing wear of internal parts, and also preventing fracture of the bit in the well due to that inside the chamber of the working fluid, between the strikers, a spring-loaded latch mechanism is installed, blocking the longitudinal stroke of the mandrel relative to the housing, and the fur the bottom of the latch is released or is set to a working position when the longitudinal force is applied greater than the limit, while the longitudinal stroke of the spring-loaded latch mechanism blocking the longitudinal stroke of the mandrel relative to the housing, for example, from the beginning of the application of the force pushing the mandrel into the housing, until the latch mechanism is in the working position, does not exceed the longitudinal stroke of the annular valve installed in the chamber of the working fluid.

Сущность изобретения заключается в том, что в гидравлическом бурильном ясе, состоящем из трубчатого корпуса и оправки, подвижно соединенных без вращения между собой, при этом корпус содержит шлицы на внутренней поверхности, внутренние выступы-наковальни, первый уплотнитель со стороны первого торца, а оправка содержит шлицы на наружной поверхности под шлицы корпуса, поясок увеличенного диаметра, ударники, размещенные между внутренними выступами-наковальнями корпуса, а также второй уплотнитель, размещенный в ударнике со стороны второго торца корпуса, образующие камеру рабочей жидкости, а также содержащий кольцевой клапан, имеющий круглую боковую сторону, два торца, наружную поверхность и внутреннюю поверхность, ограниченную внутренней полостью, установленный в камере рабочей жидкости с оправкой, проходящей через внутреннюю полость и расположенный внутри корпуса, при этом внутренняя поверхность кольцевого клапана плотно контактирует с пояском увеличенного диаметра оправки, продольный ход кольцевого клапана ограничен между двух упоров, выступающих от внутренней поверхности корпуса, а также содержащем ограничивающий механизм сообщения рабочей жидкости с одной из секций камеры рабочей жидкости, включающий, по меньшей мере, один перепускной клапан, размещенный в кольцевом клапане, который ограничивает течение рабочей жидкости внутри одной из секций камеры в одном направлении, согласно изобретению продольный ход кольцевого клапана в камере рабочей жидкости, равен, по меньшей мере, разности радиусов его наружной и внутренней поверхностей, а упор, ограничивающий продольный ход кольцевого клапана в сторону ударника оправки с размещенным в нем вторым уплотнителем, образован выступом от уменьшенного диаметра внутренней поверхности корпуса, с которой подвижно соединен второй уплотнитель ударника оправки, при этом, по меньшей мере, один ударник оправки, расположенный в камере рабочей жидкости, содержит собственный уплотнитель, а диаметр каждой из внутренних поверхностей корпуса, образующих подвижное соединение с соответствующим уплотнителем и (или) ударником оправки, выполнен равным диаметру оправки, образующей подвижное соединение с размещенным в корпусе первым уплотнителем, например, в пределах поля допуска диаметра оправки.The essence of the invention lies in the fact that in a hydraulic drill jar consisting of a tubular body and a mandrel movably connected without rotation between each other, the body contains slots on the inner surface, internal protrusions-anvils, the first seal from the side of the first end, and the mandrel contains the slots on the outer surface under the slots of the body, a larger diameter girdle, impactors located between the internal protrusions-anvils of the body, as well as the second seal placed in the drummer from the side of the second the body end, forming a working fluid chamber, and also containing an annular valve having a round lateral side, two ends, an outer surface and an inner surface bounded by an internal cavity, mounted in the working fluid chamber with a mandrel passing through the internal cavity and located inside the housing, the inner surface of the annular valve is in close contact with the belt of increased diameter of the mandrel, the longitudinal stroke of the annular valve is limited between two stops protruding from the inner the surface of the housing, as well as containing a limiting mechanism for communicating the working fluid from one of the sections of the working fluid chamber, including at least one bypass valve located in the annular valve, which restricts the flow of the working fluid inside one of the chamber sections in one direction, according to the invention the longitudinal stroke of the annular valve in the chamber of the working fluid is equal to at least the difference between the radii of its outer and inner surfaces, and the stop restricting the longitudinal stroke of the annular valve to the side on the mandrel striker with the second seal located therein, is formed by a protrusion from the reduced diameter of the inner surface of the housing to which the second mandrel striker seal is movably connected, at least one mandrel striker located in the working fluid chamber has its own seal, and the diameter of each of the inner surfaces of the housing, forming a movable connection with the corresponding seal and (or) the drummer of the mandrel, is equal to the diameter of the mandrel forming a movable connection with p zmeschennym first seal in the housing, for example, within a tolerance of diameter of the mandrel.

Внутри камеры рабочей жидкости, между ударниками, установлен подпружиненный механизм защелки, блокирующий продольный ход оправки относительно корпуса, при этом механизм защелки, блокирующий продольный ход оправки относительно корпуса, освобождается или устанавливается в рабочее положение при приложении продольной силы, больше предельной.Inside the fluid chamber, between the impactors, a spring-loaded latch mechanism is installed, blocking the longitudinal stroke of the mandrel relative to the housing, while the latch mechanism, which blocks the longitudinal stroke of the mandrel relative to the housing, is released or is set to its operating position when the longitudinal force is exceeded, which is more than the limiting force.

Продольный ход подпружиненного механизма защелки, блокирующего продольный ход оправки относительно корпуса, например, от начала приложения силы, вдвигающей оправку в корпус, до установки механизма защелки в рабочее положение, не превышает продольного хода кольцевого клапана, установленного в камере рабочей жидкости.The longitudinal stroke of the spring-loaded latch mechanism, blocking the longitudinal stroke of the mandrel relative to the housing, for example, from the beginning of the application of force pushing the mandrel into the housing, until the latch mechanism is in the operating position, does not exceed the longitudinal stroke of the annular valve installed in the fluid chamber.

Выполнение гидравлического бурильного яса таким образом, что продольный ход кольцевого клапана в камере рабочей жидкости, равен, по меньшей мере, разности радиусов его наружной и внутренней поверхностей, а упор, ограничивающий продольный ход кольцевого клапана в сторону ударника оправки с размещенным в нем вторым уплотнителем, образован выступом от уменьшенного диаметра внутренней поверхности корпуса, с которой подвижно соединен второй уплотнитель ударника оправки, при этом, по меньшей мере, один ударник оправки, расположенный в камере рабочей жидкости, содержит собственный уплотнитель, а диаметр каждой из внутренних поверхностей корпуса, образующих подвижное соединение с соответствующим уплотнителем и (или) ударником оправки, выполнен равным диаметру оправки, образующей подвижное соединение с размещенным в корпусе первым уплотнителем, например, в пределах поля допуска диаметра оправки, обеспечивает повышение надежности и ресурса, а также предотвращает неожиданную активизацию и нанесение ударов гидравлического яса при бурении, спусках и подъемах бурильной колонны, а также образует сверхвысокую ударную мощность для возникновения ударных нагрузок направленных вверх (вследствие релаксации напряжений в растянутой бурильной колонне), для освобождения от прихвата бурильной колонны и (или) бурового инструмента в скважине, что объясняется снижением потерь давления и уменьшением времени "внезапного" расширения рабочей жидкости в демпферном отсеке герметичной камеры для получения динамического удара с определенным ударным импульсом за счет повышения точности времени "запаздывания", создаваемого гидравликой для нанесения ударов при оптимальном соотношении между ударной нагрузкой и ударным импульсом.The implementation of the hydraulic drill jar in such a way that the longitudinal stroke of the annular valve in the chamber of the working fluid is equal to at least the difference between the radii of its outer and inner surfaces, and the emphasis restricting the longitudinal motion of the annular valve towards the drummer of the mandrel with a second sealant placed in it, formed by a protrusion from the reduced diameter of the inner surface of the housing, to which the second mandrel striker seal is movably connected, at least one mandrel striker located in the chambers the working fluid contains its own seal, and the diameter of each of the inner surfaces of the housing, forming a movable connection with the corresponding seal and (or) the drummer of the mandrel, is equal to the diameter of the mandrel, forming a movable connection with the first seal placed in the housing, for example, within the diameter tolerance range mandrels, provides increased reliability and resource, and also prevents unexpected activation and striking of the hydraulic jar during drilling, descents and rises of the drill string , and also forms an ultrahigh impact power for the occurrence of upward impact loads (due to relaxation of stresses in the extended drill string), for release from sticking of the drill string and (or) drilling tool in the well, which is explained by a decrease in pressure loss and a decrease in the time of “sudden” expansion working fluid in the damper compartment of the sealed chamber to obtain a dynamic shock with a specific shock pulse by increasing the accuracy of the "delay" time created by the hyd vlikoy to strike at an optimum ratio between impact load and impact pulse.

Повышение точности времени "запаздывания", создаваемого гидравликой для нанесения ударов, при оптимальном соотношении между ударной нагрузкой и ударным импульсом, позволяет оператору на буровой изменять допустимое силовое усилие натяжения бурильной колонны, после чего применять тормоз буровой лебедки. Вследствие этого усилие при освобождении прихвата легко контролируется, предотвращается повреждение подъемного оборудования.Improving the accuracy of the “retardation” time created by hydraulics for striking, with the optimal ratio between the shock load and the shock pulse, allows the operator to change the permissible force of the drill string tension, and then apply the winch brake. As a result of this, the force when releasing the stick is easily controlled, damage to the lifting equipment is prevented.

Кроме того, такое выполнение гидравлического бурильного яса повышает надежность за счет уменьшения нагрева рабочей жидкости при перетекании через перепускные отверстия в дозирующей гильзе, что уменьшает время охлаждения, предотвращает разрушение, например, хромового покрытия, снижает износ других поверхностей скольжения, а также уменьшает время простоя скважины.In addition, this embodiment of a hydraulic drill jar increases reliability by reducing heating of the working fluid when flowing through the bypass holes in the metering sleeve, which reduces cooling time, prevents the destruction of, for example, the chrome coating, reduces wear on other sliding surfaces, and also reduces down-time of the well .

Кроме того, такое выполнение гидравлического бурильного яса повышает эффективность уплотнений высокого давления, предотвращает загрязнение буровым раствором рабочей жидкости, а также обеспечивает гидродинамическое центрирование оправки в трубчатом корпусе, предотвращает перекосы и прихваты в поверхностях скольжения, обусловленные циклическими изгибными напряжениями трубчатого корпуса при вращении изогнутой колонны бурильных труб.In addition, this embodiment of a hydraulic drill jar increases the efficiency of high-pressure seals, prevents contamination of the drilling fluid with drilling fluid, and also provides hydrodynamic centering of the mandrel in the tubular body, prevents distortions and sticks in the sliding surfaces due to cyclic bending stresses of the tubular body during rotation of the curved drill string pipes.

Выполнение гидравлического бурильного яса таким образом, что внутри камеры рабочей жидкости, между ударниками, установлен подпружиненный механизм защелки, блокирующий продольный ход оправки относительно корпуса, при этом механизм защелки, блокирующий продольный ход оправки относительно корпуса, освобождается или устанавливается в рабочее положение при приложении продольной силы больше предельной, обеспечивает контролируемую нагрузку, направленную вниз, с определенным ударным импульсом, предотвращает неожиданную активизацию и нанесение ударов гидравлического яса при бурении, спусках и подъемах бурильной колонны, уменьшает износ внутренних деталей и предотвращает поломки долота в скважине.The execution of the hydraulic drill jar in such a way that a spring-loaded latch mechanism is installed between the drums inside the chamber of the working fluid, blocking the longitudinal stroke of the mandrel relative to the housing, while the latch mechanism, which blocks the longitudinal stroke of the mandrel relative to the housing, is released or is set to working position when longitudinal force is applied more than the limit, provides a controlled load directed downward, with a specific shock pulse, prevents unexpected activation and nan senie hydraulic jar impacts during drilling, lowering and raising the drill string reduces wear of internal components and prevents the breakage of the bit in the borehole.

При этом поломки долота в скважине предотвращаются дополнительно за счет того, что продольный ход подпружиненного механизма защелки, блокирующего продольный ход оправки относительно корпуса, например, от начала приложения силы, вдвигающей оправку в корпус, до установки механизма защелки в рабочее положение, не превышает продольного хода кольцевого клапана, установленного в камере рабочей жидкости.In this case, breakage of the bit in the well is additionally prevented due to the fact that the longitudinal stroke of the spring-loaded latch mechanism that blocks the longitudinal stroke of the mandrel relative to the housing, for example, from the beginning of the application of force pushing the mandrel into the housing until the latch mechanism is in the working position, does not exceed the longitudinal stroke An annular valve installed in the fluid chamber.

Ниже представлен лучший вариант выполнения гидравлического бурильного яса для освобождения прихваченной бурильной колонны в наклонно направленной скважине длиной 3900 метров, имеющей горизонтальный участок 350 метров.Below is the best embodiment of a hydraulic drill jar for releasing a stuck drill string in a 3,900 meter long directional well having a horizontal section of 350 meters.

На фиг.1 изображен гидравлический бурильный яс в разрезе, условно соединены верхняя, средняя и нижняя части.Figure 1 shows a hydraulic drill jar in a section, the upper, middle and lower parts are conventionally connected.

На фиг.2 изображен элемент I на фиг.1 кольцевого клапана в камере рабочей жидкости при натяжении бурильной колонны.Figure 2 shows the element I in figure 1 of the annular valve in the chamber of the working fluid when the drill string is tensioned.

На фиг.3 изображен элемент I на фиг.1 кольцевого клапана в камере рабочей жидкости при создании ударной нагрузки, направленной вверх.Figure 3 shows the element I in figure 1 of the annular valve in the chamber of the working fluid when creating a shock load directed upwards.

На фиг.4 изображен элемент II на фиг.1 ударника оправки в камере рабочей жидкости, содержащего собственный уплотнитель.In Fig. 4, element II of Fig. 1 of the mandrel striker in the working fluid chamber containing its own sealant is shown.

На фиг.5 изображен элемент III на фиг.1 соединения частей оправки.Figure 5 shows the element III in figure 1 of the connection parts of the mandrel.

Гидравлический бурильный яс состоит из трубчатого корпуса 1 и полой оправки 2, соединенных без взаимного вращения, шлицевым соединением 3 между собой, при этом резьбовое отверстие 4 оправки 2 предназначено для соединения с верхней бурильной трубой, а резьбовой хвостовик 5 корпуса 1 предназначен для соединения с нижней бурильной трубой, показано на фиг.1, при этом верхняя и нижняя бурильные трубы не изображены.The hydraulic drill jar consists of a tubular body 1 and a hollow mandrel 2 connected without mutual rotation by a spline connection 3 to each other, while the threaded hole 4 of the mandrel 2 is designed to connect to the upper drill pipe, and the threaded shank 5 of the housing 1 is designed to connect to the lower drill pipe, shown in figure 1, while the upper and lower drill pipes are not shown.

Трубчатый корпус 1 выполнен составным из частей 6, 7, 8, 9, 10, 11 и содержит внутренние выступы-наковальни 12, 13, первый уплотнитель 14 со стороны первого торца 15, а оправка 2 выполнена составной из частей 16, 17, 18 и содержит поясок увеличенного диаметра 19, ударники 20, 21 направленные в сторону внутренних выступов-наковален 12 и 13 корпуса 1, а также второй уплотнитель 22, размещенный в ударнике 23 со стороны второго торца 24 корпуса 1, образующие герметичную камеру рабочей жидкости 25, а также содержит кольцевой клапан 26, имеющий круглую боковую сторону 27, два торца 28 и 29, наружную поверхность 30 и внутреннюю поверхность 31, ограниченную внутренней полостью 32, установленный в камере рабочей жидкости 25 с оправкой 2, 18, проходящей через внутреннюю полость 32, и расположенный внутри корпуса 1, показано на фиг.1, 2, 4, 5.The tubular body 1 is made integral of parts 6, 7, 8, 9, 10, 11 and contains internal protrusions-anvils 12, 13, the first seal 14 from the side of the first end 15, and the mandrel 2 is made of parts 16, 17, 18 and contains a belt of increased diameter 19, the strikers 20, 21 directed towards the inner protrusions-anvils 12 and 13 of the housing 1, as well as a second seal 22 located in the striker 23 from the side of the second end 24 of the housing 1, forming a sealed chamber of the working fluid 25, and contains an annular valve 26 having a circular lateral side 27, two then rtsa 28 and 29, the outer surface 30 and the inner surface 31 bounded by the inner cavity 32, mounted in the chamber of the working fluid 25 with a mandrel 2, 18 passing through the inner cavity 32, and located inside the housing 1, is shown in figures 1, 2, 4, 5.

При этом внутренняя поверхность 31 кольцевого клапана 26 плотно контактирует с пояском увеличенного диаметра 19 оправки 2, 18, а продольный ход по стрелке 33 кольцевого клапана 26 ограничен упором 34, выступающим от внутренней поверхности 32 корпуса 1, 10, показано на фиг.2.In this case, the inner surface 31 of the annular valve 26 is tightly in contact with the belt of increased diameter 19 of the mandrel 2, 18, and the longitudinal stroke along the arrow 33 of the annular valve 26 is limited by a stop 34 protruding from the inner surface 32 of the housing 1, 10, shown in Fig.2.

Кольцевой клапан 26 содержит ограничивающий механизм 35 сообщения рабочей жидкости 36 из секции 37 камеры 25 рабочей жидкости 36 в секцию 38 этой камеры 25 рабочей жидкости 36, например, выполненный в виде перепускного клапана 39, размещенного в кольцевом клапане 26, блокирующего движение жидкости 36 в одном направлении, например, блокирующий движение рабочей жидкости 36, сжатой в секции 37 камеры 25, показано на фиг.1, 2.The annular valve 26 contains a limiting mechanism 35 for communicating the working fluid 36 from the section 37 of the working fluid chamber 25 to the section 38 of this working fluid chamber 25, for example, made in the form of a bypass valve 39 located in the annular valve 26 blocking the movement of the fluid 36 in one the direction, for example, blocking the movement of the working fluid 36, compressed in section 37 of the chamber 25, is shown in figure 1, 2.

Продольный ход 40 кольцевого клапана 26 в камере 25 рабочей жидкости 36 равен, по меньшей мере, разности радиусов 41 его наружной 30 и внутренней 31 поверхностей, а упор, ограничивающий продольный ход 40 кольцевого клапана 26 в сторону ударника 23 части 18 оправки 2 с размещенным в нем вторым уплотнителем 22, образован выступом 42 от уменьшенного диаметра 43 внутренней поверхности (43) части 10 корпуса 1, с которой подвижно соединен второй уплотнитель 22 ударника 23 части оправки 2, показано на фиг.1, 2.The longitudinal stroke 40 of the annular valve 26 in the chamber 25 of the working fluid 36 is equal to at least the difference of the radii 41 of its outer 30 and the inner 31 surfaces, and the emphasis restricting the longitudinal stroke 40 of the annular valve 26 towards the hammer 23 of the mandrel part 18 with it the second seal 22, formed by the protrusion 42 from the reduced diameter 43 of the inner surface (43) of the part 10 of the housing 1, with which the second seal 22 of the striker 23 of the mandrel part 2 is movably connected, is shown in figures 1, 2.

Ударник 20 части 18 оправки 2, расположенный в камере 25 рабочей жидкости 36, содержит собственный уплотнитель 44, показано на фиг.4.The drummer 20 of the mandrel part 18 located in the chamber 25 of the working fluid 36 contains its own seal 44, shown in FIG.

Диаметры 43, 45, 46 каждой из внутренних поверхностей корпуса 1, по существу, частей корпуса 10, 9, 7, образующих подвижное соединение с соответствующим уплотнителем 22, 44, и ударником 21 части 17 оправки 2, выполнены равными диаметру 47 оправки 2, по существу, части 16 оправки 2, образующей подвижное соединение с размещенным в корпусе 1, в части 6 корпуса 1, первым уплотнителем 14, например, в пределах поля допуска диаметра 47 части оправки 2, 16, показано на фиг.1, 2, 3, 4, 5.The diameters 43, 45, 46 of each of the inner surfaces of the housing 1, essentially parts of the housing 10, 9, 7, forming a movable connection with the corresponding seal 22, 44, and the hammer 21 of the part 17 of the mandrel 2, made equal to the diameter 47 of the mandrel 2, essentially, the part 16 of the mandrel 2, forming a movable connection with the first seal 14 placed in the housing 1 in the part 6 of the housing 1, for example, within the tolerance range of the diameter 47 of the mandrel part 2, 16, is shown in FIGS. 1, 2, 3, 4, 5.

В ударнике 21 части 17 оправки 2 размещены кольца 48, не препятствующие течению рабочей жидкости 36 через продольные пазы 49 ударника 21 оправки 2, при этом полость 50 герметичной рабочей камеры 25 ограничена с одной стороны первым уплотнителем 14 части 6 оправки 2, а с другой стороны - собственным уплотнителем 44, размещенным в ударнике 20 части 18 оправки 2, показано на фиг.1, 4, 5.In the drummer 21 of the part 17 of the mandrel 2, rings 48 are placed that do not impede the flow of working fluid 36 through the longitudinal grooves 49 of the striker 21 of the mandrel 2, while the cavity 50 of the sealed working chamber 25 is limited on the one hand by the first seal 14 of the part 6 of the mandrel 2, and on the other hand - own seal 44, located in the hammer 20 of the part 18 of the mandrel 2, shown in figures 1, 4, 5.

Внутри камеры 25 рабочей жидкости 36, в полости 50 рабочей камеры 25, между ударниками 20 и 21 частей оправки, соответственно, 18 и 17, установлен подпружиненный тарельчатыми пружинами 51 и сжатый при помощи колец 52, 53 механизм защелки 54, блокирующий продольный ход оправки 2 относительно корпуса 1, при этом механизм защелки 54, блокирующий продольный ход оправки 2 относительно корпуса 1, например, по стрелке 33 и в противоположном направлении 55, освобождается или устанавливается в рабочее положение при приложении продольной силы больше предельной, показано на фиг.1.Inside the chamber 25 of the working fluid 36, in the cavity 50 of the working chamber 25, between the strikers 20 and 21 of the mandrel parts 18 and 17, respectively, a spring-loaded disc springs 51 and a latch mechanism 54 compressed by rings 52, 53 are installed, blocking the longitudinal stroke of the mandrel 2 relative to the housing 1, while the latch mechanism 54, blocking the longitudinal stroke of the mandrel 2 relative to the housing 1, for example, in the direction of arrow 33 and in the opposite direction 55, is released or is set to its working position when the longitudinal force is exceeded, but in Figure 1.

Механизм защелки 54 выполнен, например, из восьми сегментов, имеет кольцевые канавки 56 и расположен между частью корпуса 8 и частью 17 оправки 2, которая имеет кольцевые зубья 57, при этом кольцевые канавки 56 и кольцевые зубья 57 выполнены разной ширины, поэтому механизм защелки 54 блокирует оправку 2 относительно корпуса 1 только в одном взаимном расположении кольцевых зубьев 57 относительно кольцевых канавок 56, показано на фиг.1.The latch mechanism 54 is made, for example, of eight segments, has annular grooves 56 and is located between the housing part 8 and the part 17 of the mandrel 2, which has ring teeth 57, while the ring grooves 56 and ring teeth 57 are made of different widths, so the latch mechanism 54 blocks the mandrel 2 relative to the housing 1 in only one mutual arrangement of the ring teeth 57 relative to the annular grooves 56, shown in figure 1.

Продольный ход 58 подпружиненного тарельчатыми пружинами 51 механизма защелки 54, блокирующего продольный ход оправки 2 относительно корпуса 1, например, от начала приложения силы в направлении 55, вдвигающей оправку 2 в корпус 1, до установки механизма защелки 54 в рабочее положение, не превышает продольного хода 40 кольцевого клапана 26, установленного в камере 25 рабочей жидкости 36, показано на фиг.1, 2.The longitudinal stroke 58 of the latch mechanism 54, spring-loaded with disk springs 51, blocking the longitudinal stroke of the mandrel 2 relative to the housing 1, for example, from the beginning of the application of force in the direction 55 that pushes the mandrel 2 into the housing 1, until the latch mechanism 54 is in the working position, does not exceed the longitudinal stroke 40 of the annular valve 26 installed in the chamber 25 of the working fluid 36 is shown in figure 1, 2.

Кроме того, на фиг.1, 2 показано: поз.59 - одна из резьбовых пробок для заливки и прокачки рабочей жидкости 36 в полости 37 с рабочим клапаном 26 и в полости 38, а также в полости 50 рабочей камеры 25, в которых размещены шлицы корпуса 1 и оправки 2, а также установлен подпружиненный механизм защелки 54, блокирующий продольный ход оправки 2 относительно корпуса 1, а поз.60 на фиг.1 - направление потока бурового раствора внутри полой оправки 2 и трубчатого корпуса 1.In addition, figure 1, 2 shows: pos. 59 - one of the threaded plugs for filling and pumping the working fluid 36 in the cavity 37 with the working valve 26 and in the cavity 38, as well as in the cavity 50 of the working chamber 25, in which the slots of the housing 1 and the mandrel 2, as well as a spring-loaded latch mechanism 54, blocking the longitudinal stroke of the mandrel 2 relative to the housing 1, and pos. 60 in figure 1 - the flow direction of the drilling fluid inside the hollow mandrel 2 and the tubular body 1.

Камеру 25 через отверстия под пробки 59 заполняют рабочей жидкостью 36 (трансмиссионным маслом), производят прокачку рабочей жидкости 36 для удаления воздуха в полости 37 с рабочим клапаном 26 и в полости 38, а также в полости 50 рабочей камеры 25, в которой размещены шлицы корпуса 1 и оправки 2, а также установлен подпружиненный механизм защелки 54, блокирующий продольный ход оправки 2 относительно корпуса 1, затем производят затяжку пробок 59.The chamber 25 through the holes for plugs 59 is filled with a working fluid 36 (transmission oil), the working fluid 36 is pumped to remove air in the cavity 37 with the working valve 26 and in the cavity 38, as well as in the cavity 50 of the working chamber 25, in which the splines of the housing are located 1 and the mandrel 2, as well as a spring-loaded latch mechanism 54 is installed, blocking the longitudinal stroke of the mandrel 2 relative to the housing 1, then tighten the plugs 59.

Производят регулирование (тарировку) подпружиненного тарельчатыми пружинами 51 усилия срабатывания механизма защелки 54, блокирующего продольный ход оправки 2 относительно корпуса 1 в направлении 33 и 55, (установочного параметра защелки), а также время гидравлической задержки ударов гидравлического бурильного яса в специальном стенде таким образом, чтобы осевые силы, действующие на гидравлический бурильный яс во время бурения, не превышали, например, 50% усилия срабатывания механизма защелки 54, блокирующего продольный ход оправки 2 относительно корпуса 1, а усилие разблокирования защелки 54 для удара вверх составляло, например, 50% установочного параметра защелки 54 для удара вниз.Adjust (calibrate) the spring-loaded spring of the belleville springs 51 of the latch mechanism 54, blocking the longitudinal stroke of the mandrel 2 relative to the housing 1 in the direction 33 and 55, (latch setting parameter), as well as the hydraulic delay time of the hydraulic drill jar strokes in a special stand in such a way so that the axial forces acting on the hydraulic drill jar during drilling do not exceed, for example, 50% of the actuation force of the latch mechanism 54, blocking the longitudinal stroke of the mandrel 2 only the housing 1, and the release force of the latch 54 for punch up was, for example, 50% of the setting of the latch 54 for punch down.

Определяют лучшее положение яса в сборке оборудования нижней части бурильной колонны, при этом учитывают многие факторы, часть из которых:Determine the best position of the jar in the assembly of the equipment of the lower part of the drill string, while taking into account many factors, some of which:

- ожидаемый тип прихвата; прихват за счет перепада давления или механический,- expected type of sticking; pressure stick or mechanical sticking,

- состояние, траектория и угол наклона ствола скважины,- state, trajectory and angle of inclination of the wellbore,

- конфигурация забойной компоновки,- downhole configuration,

- давление насоса,- pump pressure

- коэффициент плавучести бурового раствора,- the buoyancy coefficient of the drilling fluid,

- величина предельной нагрузки на долото,- the value of the maximum load on the bit,

- допустимое усилие натяжения бурильной колонны,- allowable tension force of the drill string,

- предел прочности бурильной трубы,- the tensile strength of the drill pipe,

- параметры срабатывания защелки на ясе.- parameters of the operation of the latch on the jar.

Гидравлический бурильный яс соединяют резьбовым отверстием 4 оправки 2 с нижней частью длинной упругой бурильной колонны, применяемой при бурении и эксплуатации нефтяной скважины, а резьбовым хвостовиком 5 корпуса 1 соединяют с верхней частью бурильной колонны, которая располагается ниже яса. Гидростатическое давление бурового раствора внутри полой оправки 2 и трубчатого корпуса 1, подаваемого от устья скважины к забою в направлении 60, может достигать 50 МПа.A hydraulic drill jar is connected by a threaded hole 4 of the mandrel 2 to the lower part of a long elastic drill string used in the drilling and operation of an oil well, and a threaded shank 5 of the housing 1 is connected to the upper part of the drill string, which is located below the jar. The hydrostatic pressure of the drilling fluid inside the hollow mandrel 2 and the tubular body 1, supplied from the wellhead to the bottom in the direction of 60, can reach 50 MPa.

Движение яса на начальной стадии сдерживается гидравлической парой оправка - поршень - трубчатый корпус, и поддерживается до тех пор, пока в бурильной трубчатой колонне не будут созданы достаточно высокие растягивающие напряжения. Стадия свободного вертикального перемещения деталей внутри яса предназначена для резкого снятия части растягивающих напряжений, накопленных в колонне бурильных труб.The movement of the jar at the initial stage is restrained by the hydraulic pair of the mandrel - piston - tubular body, and is maintained until sufficiently high tensile stresses are created in the drill pipe string. The stage of free vertical movement of parts inside the jar is designed to abruptly remove part of the tensile stresses accumulated in the drill pipe string.

Такое снятие напряжений или "растяжки" колонны бурильных труб используется для ускорения утяжеленных бурильных труб и (или) всей массы бурильной колонны и создания ударного импульса в глубине скважины в пределах ударной секции данного гидравлического яса.This stress relieving or “stretching” of the drill string is used to accelerate the drill collars and / or the entire mass of the drill string and create a shock pulse deep in the borehole within the shock section of the hydraulic jar.

Обычно для сосредоточения большой массы непосредственно над ясами, т.е. там, где достигается максимальная скорость при высвобождении яса или завершении стадии его свободного перемещения, используются утяжеленные бурильные трубы (У.Б.Т.).Usually to concentrate a large mass directly above the jars, i.e. where maximum speed is achieved when the jar is released or the stage of its free movement is completed, weighted drill pipes are used (UBT).

Волна напряжения в колонне бурильных труб трубах возникает в результате резкой остановки движущейся массы муфт и (У.Б.Т.). В результате кинетическая энергия переходит в энергию напряженного состояния. Волна напряжения одновременно движется вверх к муфтам и (У.Б.Т.) и вниз к точке прихвата. Волна напряжения, которая передается вверх к муфтам или тяжелому весу, будет двигаться вверх до тех пор, пока не достигнет места изменения сечения, например, перехода от муфты к тяжелому весу и (У.Б.Т.). Тогда она будет отражена вниз. Волна напряжения, которая первоначально двигалась вниз от яса, достигает место прихвата и отражается назад вверх. Через некоторое время комбинация волн напряжения в месте прихвата определяет величину максимальной прикладываемой нагрузки. Обычно чем больше ударный импульс, приложенный к месту прихвата, тем меньше ударная нагрузка. При этом чем сильнее динамический удар, тем меньше ударный импульс. Необходимы и удар и импульс.A voltage wave in a drill pipe string occurs as a result of a sudden stop of the moving mass of couplings and (U.B.T.). As a result, kinetic energy transforms into stress state energy. The voltage wave simultaneously moves up to the couplings and (UBT) and down to the sticking point. The voltage wave that is transmitted upward to the couplings or heavy weight will move up until it reaches the point of change of the cross section, for example, the transition from the coupling to heavy weight and (UBT). Then it will be reflected down. The tension wave that originally moved down from the jar reaches the sticking point and is reflected back up. After some time, the combination of stress waves at the sticking point determines the value of the maximum applied load. Typically, the greater the shock impulse applied to the sticking point, the lower the shock load. Moreover, the stronger the dynamic shock, the smaller the shock pulse. Both punch and momentum are needed.

Для мгновенного высвобождения места прихвата требуется определенная ударная сила. В то время, когда ударная сила превосходит силу прихватывания, импульс удара вызывает проскальзывание места прихвата. Ударная сила является главным фактором. В наилучшем соотношении необходим определенный динамический удар с достаточным ударным импульсом, по существу, со сверхвысокой ударной мощностью.To instantly release the sticking point, a certain impact force is required. At a time when the impact force exceeds the tack force, the impulse of impact causes the sticking point to slip. Impact force is a major factor. In the best ratio, a certain dynamic impact with a sufficient shock impulse, essentially with ultra-high impact power, is needed.

Оптимальное местоположение гидравлического яса - над переходной зоной, однако гидравлический яс можно опустить и ниже переходной зоны. Гидравлический яс спускают в скважину с заблокированной защелкой 54, с таким количеством У.Б.Т., которое обеспечивает необходимую нагрузку на долото и обеспечивает расположение гидравлического яса над переходной зоной.The optimal location of the hydraulic jar is above the transition zone, however, the hydraulic jar can be lowered below the transition zone. The hydraulic jar is lowered into the well with a locked latch 54, with such an amount of UBT that provides the necessary load on the bit and ensures the location of the hydraulic jar above the transition zone.

Нагрузку на долото подбирают, добавляя или удаляя У.Б.Т. под гидравлическим ясом, и при этом сохраняя над ясом вес, достаточный для обеспечения эффективного удара ясом.The load on the bit is selected by adding or removing U.B.T. under the hydraulic jar, while maintaining sufficient weight over the jar to ensure effective impact with the jar.

Гидравлический бурильный яс работает от движения бурильной колонны в направлении вверх или вниз. Величина ударной силы, направленной вверх, прямо пропорциональна прилагаемому усилию натяжения. В данном режиме, по мере того, как прилагаемое усилие натяжения начинает превышать параметр установки защелки 54 при ударе вверх, механическая защелка резко освобождается от блокировки и наступает гидравлическая задержка. Спустя небольшой период времени оправка 2 яса резко освобождается и ускоряется до положения полного растяжения.Hydraulic drill jar works by moving the drill string up or down. The magnitude of the upward impact force is directly proportional to the applied tensile force. In this mode, as the applied tension starts to exceed the setting parameter of the latch 54 upon impact, the mechanical latch is sharply released from the lock and there is a hydraulic delay. After a short period of time, the mandrel 2 jar is sharply released and accelerates to the position of full extension.

В режиме удара, направленного вниз, по мере того, как сила сжатия, действующая на яс, начинает превышать параметр установки защелки при ударе вниз, механическая защелка 54 резко освобождается от блокировки, позволяя оправке 2 вернуться в полностью закрытое положение.In the downward impact mode, as the compression force acting on the jar begins to exceed the latch setting parameter when the downward impact occurs, the mechanical latch 54 is sharply released from the lock, allowing the mandrel 2 to return to the fully closed position.

Если при освобождении прихвата в скважине идет циркуляция бурового раствора, перепад давления на долоте создает усилие, растягивающее яс, при этом требуется учитывать силу запуска насоса, так как это сокращает усилие, необходимое для нанесения удара ясом вверх и увеличивает требуемое усилие для нанесения удара в направлении вниз.If during the release of the stick in the well, drilling fluid circulates, the pressure drop on the bit creates a tensile force, it is necessary to take into account the pump starting force, since this reduces the force required to strike with the bar up and increases the required force to strike in the direction way down.

Чтобы компенсировать потери трения о стенки скважины изогнутой колонны бурильных труб в наклонно направленной скважине, необходимо дополнительное усилие натяжения колонны бурильных труб.In order to compensate for the friction loss on the borehole wall of a bent drill pipe string in an oblique directional bore, an additional pull force is required on the drill pipe string.

Величина компенсации учитывается показаниями индикатора нагрузки на бурильный инструмент во время спусков и подъемов до прихвата бурильной колонны. При этом вес свободной колонны - это вес части колонны, расположенной над ясом.The amount of compensation is taken into account by the readings of the indicator of the load on the drilling tool during descents and ascents before sticking the drill string. The weight of the free column is the weight of the part of the column located above the jar.

Нанесение ударов ясом в направлении вверх.Striking with a jar upwards.

Сила, прилагаемая к ясу, должна превышать установочный параметр защелки 54, но быть меньше рекомендуемой величины максимальной нагрузки при гидравлической задержке, при этом величина нагрузки над свободной колонной высчитывается как разница между установочными параметрами защелки 54 при ударе ясом вверх и силой запуска насоса. Для удара вверх нужно приложить нагрузку вычисленной величины и затем установить тормоз буровой лебедки. Оправка 2 вытягивается из корпуса 1 в направлении 33, при этом механизм защелки 54, подпружиненный тарельчатыми пружинами 51 и сжатый при помощи колец 52, 53, освобождает блокировку кольцевых зубьев 57 части 17 оправки 2 в кольцевых канавках 56 и обеспечивает продольный ход оправки 2 относительно корпуса 1, установленной внутри камеры 25 рабочей жидкости 36, по существу, в полости 50 рабочей камеры 25, между ударниками 20 и 21 частей оправки, соответственно, 18 и 17.The force applied to the box must exceed the setting parameter of the latch 54, but be less than the recommended maximum load with hydraulic delay, while the load above the free column is calculated as the difference between the settings of the latch 54 when the bar strikes up and the pump starting force. For an upward strike, a load of the calculated value must be applied and then the winch brake should be installed. The mandrel 2 is pulled out of the housing 1 in the direction 33, while the latch mechanism 54, spring-loaded with Belleville springs 51 and compressed by the rings 52, 53, releases the locking of the ring teeth 57 of the part 17 of the mandrel 2 in the annular grooves 56 and provides a longitudinal stroke of the mandrel 2 relative to the housing 1 mounted inside the chamber 25 of the working fluid 36, essentially in the cavity 50 of the working chamber 25, between the strikers 20 and 21 of the mandrel parts, 18 and 17, respectively.

Рабочая жидкость 36 сжимается вторым уплотнителем 22 и ударником 23 в полости 37 рабочей камеры 25 и частично перетекает в зазоре между пояском увеличенного диаметра 19 части 18 оправки 2 и внутренней поверхностью 31 кольцевого клапана 26, который содержит ограничивающий механизм 35 сообщения рабочей жидкости 36 из секции 37 камеры 25 рабочей жидкости в секцию 38 этой камеры 25 рабочей жидкости, выполненный в виде перепускного клапана 39, размещенного в кольцевом клапане 26.The working fluid 36 is compressed by the second seal 22 and the striker 23 in the cavity 37 of the working chamber 25 and partially flows in the gap between the girdle of an increased diameter 19 of the mandrel part 18 and the inner surface 31 of the annular valve 26, which contains a limiting mechanism 35 for communicating the working fluid 36 from section 37 chamber 25 of the working fluid in section 38 of this chamber 25 of the working fluid, made in the form of a bypass valve 39, located in the annular valve 26.

Внутренняя поверхность 31 кольцевого клапана 26 плотно контактирует с пояском увеличенного диаметра 19 оправки 2, 18, а продольный ход по стрелке 33 кольцевого клапана 26 ограничен упором 34, выступающим от внутренней поверхности 32 корпуса 1, 10, при этом давление рабочей жидкости 36 в полости 37 рабочей камеры 25 может составлять, например, 200 МПа.The inner surface 31 of the annular valve 26 is in tight contact with the belt of increased diameter 19 of the mandrel 2, 18, and the longitudinal stroke along the arrow 33 of the annular valve 26 is limited by a stop 34 protruding from the inner surface 32 of the housing 1, 10, while the pressure of the working fluid 36 in the cavity 37 the working chamber 25 may be, for example, 200 MPa.

При срыве края пояска увеличенного диаметра 19 с края внутренней поверхности 31 кольцевого клапана 26 происходит гидравлический удар рабочей жидкости с использованием эффекта "внезапного расширения", с минимальными потерями давления и образованием сверхвысокой ударной мощности в стволе скважины при оптимальном соотношении между ударной нагрузкой и ударным импульсом, воздействующими вниз на место прихвата колонны.When the edge of the girdle of increased diameter 19 is torn off from the edge of the inner surface 31 of the annular valve 26, a hydraulic shock of the working fluid occurs using the "sudden expansion" effect, with minimal pressure loss and the formation of ultra-high impact power in the wellbore with an optimal ratio between the shock load and the shock pulse, acting down to the place of sticking of the column.

Растянутая колонна бурильных труб в течение времени, например, 30 мс теряет напряжения растяжения, а в трубах и соединениях труб возникает эффект релаксации напряжений. Волна напряжения одновременно движется вверх к муфтам и (У.Б.Т.) и вниз к точке прихвата. Волна напряжения, которая передается вверх к муфтам или тяжелому весу, двигается вверх до тех пор, пока не достигнет места изменения сечения, например перехода от муфты к тяжелому весу и (У.Б.Т.), затем она отражается вниз. Волна напряжения, которая первоначально двигалась вниз от яса, достигает место прихвата и отражается назад вверх. Через некоторое время комбинация волн напряжения в месте прихвата определяет величину максимальной прикладываемой нагрузки.An extended drill pipe string, for example, 30 ms, loses tensile stresses, and a stress relaxation effect occurs in pipes and pipe joints. The voltage wave simultaneously moves up to the couplings and (UBT) and down to the sticking point. The voltage wave, which is transmitted upward to the couplings or heavy weight, moves up until it reaches the point of change in the cross section, for example, the transition from the coupling to heavy weight and (UBT), then it is reflected downward. The tension wave that originally moved down from the jar reaches the sticking point and is reflected back up. After some time, the combination of stress waves at the sticking point determines the value of the maximum applied load.

После нанесения удара в направлении вверх опускают бурильную колонну до тех пор, пока индикатор нагрузки не покажет величину меньше, чем вес свободной колонны. Это означает, что защелка 54 снова заблокировалось. Яс готов к следующему циклу или можно возобновить бурение.After striking in an upward direction, the drill string is lowered until the load indicator shows a value less than the weight of the free string. This means that the latch 54 is locked again. The jar is ready for the next cycle or drilling can be resumed.

Нанесение ударов ясом в направлении вниз.Striking with a jar in a downward direction.

Значение разгрузки колонны от веса свободной колонны высчитывают как сумму силы запуска насоса и установочного параметра защелки 54 при ударе вниз. Подъемным устройством на буровой натягивают колонну бурильных труб и "бросают" ее вниз, сообщая колонне импульс удара, направленный сверху вниз.The discharge value of the column from the weight of the free column is calculated as the sum of the pump starting force and the setting parameter of the latch 54 upon impact down. With a lifting device on the rig, they pull the drill pipe string and “drop” it down, telling the drill string impulse directed from top to bottom.

Оправка 2 вдвигается в корпус 1 в направлении 55, при этом механизм защелки 54, подпружиненный тарельчатыми пружинами 51 и сжатый при помощи колец 52, 53, освобождает блокировку кольцевых зубьев 57 части 17 оправки 2 в кольцевых канавках 56 и обеспечивает продольный ход оправки 2 относительно корпуса 1, установленной внутри камеры 25 рабочей жидкости 36, по существу, в полости 50 рабочей камеры 25, между ударниками 20 и 21 частей оправки, соответственно, 18 и 17.The mandrel 2 is pushed into the housing 1 in the direction 55, while the latch mechanism 54, spring-loaded with Belleville springs 51 and compressed by means of rings 52, 53, releases the locking of the ring teeth 57 of the part 17 of the mandrel 2 in the annular grooves 56 and provides a longitudinal stroke of the mandrel 2 relative to the housing 1 mounted inside the chamber 25 of the working fluid 36, essentially in the cavity 50 of the working chamber 25, between the strikers 20 and 21 of the mandrel parts, 18 and 17, respectively.

Рабочая жидкость 36 в полости 38 камеры 25 рабочей жидкости сжимается собственным уплотнителем 44 ударника 20 части 18 оправки 2, расположенным в камере 25 рабочей жидкости 36. Повышение давления рабочей жидкости 36 в полости 38 камеры 25 рабочей жидкости производит перемещение, в направлении 55, кольцевого клапана 26, который содержит ограничивающий механизм 35 сообщения рабочей жидкости 36 из секции 37 камеры 25 рабочей жидкости в секцию 38 этой камеры 25 рабочей жидкости, выполненный в виде перепускного клапана 39, размещенного в кольцевом клапане 26.The working fluid 36 in the cavity 38 of the chamber 25 of the working fluid is compressed by its own seal 44 of the hammer 20 of the mandrel part 18 located in the chamber 25 of the working fluid 36. The pressure of the working fluid 36 in the cavity 38 of the chamber 25 of the working fluid moves, in the direction 55, of the annular valve 26, which contains a limiting mechanism 35 for communicating the working fluid 36 from the section 37 of the working fluid chamber 25 to the section 38 of this working fluid chamber 25, made in the form of a bypass valve 39 located in the ring valve 26.

Продольный ход 40 кольцевого клапана 26 в камере 25 рабочей жидкости 36, равен, по меньшей мере, разности радиусов 41 его наружной 30 и внутренней 31 поверхностей, а упор, ограничивающий продольный ход 40 кольцевого клапана 26 в сторону ударника 23 части 18 оправки 2 с размещенным в нем вторым уплотнителем 22, образован выступом 42 от уменьшенного диаметра 43 внутренней поверхности (43) части 10 корпуса 1, с которой подвижно соединен второй уплотнитель 22 ударника 23 части оправки 2.The longitudinal stroke 40 of the annular valve 26 in the chamber 25 of the working fluid 36 is equal to at least the difference of the radii 41 of its outer 30 and the inner 31 surfaces, and the emphasis restricting the longitudinal stroke 40 of the annular valve 26 towards the striker 23 of the mandrel part 2 18 with therein, by the second seal 22, is formed by the protrusion 42 from the reduced diameter 43 of the inner surface (43) of the part 10 of the housing 1, to which the second seal 22 of the striker 23 of the mandrel part 2 is movably connected.

Продольный ход 58 подпружиненного тарельчатыми пружинами 51 механизма защелки 54, блокирующего продольный ход оправки 2 относительно корпуса 1, от начала приложения силы, например, в направлении 55, вдвигающей оправку 2 в корпус 1, до установки механизма защелки 54 в рабочее положение, не превышает продольного хода 40 кольцевого клапана 26, установленного в камере 25 рабочей жидкости 36, вследствие этого механический удар ударника 20 о наковальню 12, а также удар ударника 21 о наковальню 13 происходит одновременно с гидравлическим ударом рабочей жидкости, с минимальными потерями давления и образованием сверхвысокой ударной мощности в стволе скважины при оптимальном соотношении между ударной нагрузкой и ударным импульсом, воздействующими вниз на место прихвата колонны.The longitudinal stroke 58 of the latch mechanism 54, spring-loaded with disk springs 51, blocking the longitudinal stroke of the mandrel 2 relative to the housing 1, from the beginning of the application of force, for example, in the direction 55, pushing the mandrel 2 into the housing 1, until the latch mechanism 54 is in the operating position, does not exceed the longitudinal stroke 40 of the annular valve 26 installed in the chamber 25 of the working fluid 36, as a result of which the mechanical impact of the striker 20 against the anvil 12, as well as the impact of the striker 21 against the anvil 13 occurs simultaneously with the hydraulic shock of the working fluid and, with minimal pressure loss and the formation of ultra-high shock power in the wellbore with the optimal ratio between the shock load and the shock pulse acting down to the point of sticking the string.

Волна напряжения одновременно движется вниз к точке прихвата и вверх к муфтам и (У.Б.Т.). Волна напряжения, которая передается вверх к муфтам или тяжелому весу, двигается вверх до тех пор, пока не достигнет места изменения сечения, например перехода от муфты к тяжелому весу и (У.Б.Т.), затем она отражается вниз. Волна напряжения, которая первоначально двигалась вниз от яса, достигает место прихвата и отражается назад вверх. Через некоторое время комбинация волн напряжения в месте прихвата определяет величину максимальной прикладываемой нагрузки.The voltage wave simultaneously moves down to the sticking point and up to the couplings and (UBT). The voltage wave, which is transmitted upward to the couplings or heavy weight, moves up until it reaches the point of change in the cross section, for example, the transition from the coupling to heavy weight and (UBT), then it is reflected downward. The tension wave that originally moved down from the jar reaches the sticking point and is reflected back up. After some time, the combination of stress waves at the sticking point determines the value of the maximum applied load.

Для того чтобы снова произошло сцепление защелки 54 яса, поднимают бурильную колонну до тех пор, пока индикатор нагрузки не зафиксирует увеличение веса выше веса свободной колонны.In order for the latch 54 of the jar to clutch again, the drill string is raised until the load indicator detects an increase in weight above the weight of the free string.

При движении оправки 2 относительно корпуса 1 в направлении 33 и 55 объем рабочей жидкости 36 в двух полостях 50 рабочей камеры 25, а также суммарный объем рабочей жидкости 36 в двух полостях 37 и 38 рабочей камеры 25, ограниченный уплотнителем 22 ударника 23 части оправки 18 и собственным уплотнителем 44 ударника 20 части оправки 18, не изменяется из-за того, что диаметры 43, 45, 46 каждой из внутренних частей корпуса 10, 9, 7, образующих подвижное соединение с соответствующим уплотнителем 22, 44, и ударником 21 части 17 оправки 2, выполнены равными диаметру 47 части 16 оправки 2, образующей подвижное соединение с размещенным в части 6 корпуса 1 первым уплотнителем 14, например, в пределах поля допуска диаметра 47 части оправки 16, вследствие чего уменьшается нагрев и время охлаждения рабочей жидкости при перетекании через кольцевой клапан 26, ограничивающий механизм 35 сообщения рабочей жидкости 36 из секции 37 камеры 25 рабочей жидкости 36 в секцию 38 этой камеры, а также перепускной клапан 39.When the mandrel 2 relative to the housing 1 in the directions 33 and 55, the volume of the working fluid 36 in two cavities 50 of the working chamber 25, as well as the total volume of the working fluid 36 in two cavities 37 and 38 of the working chamber 25, limited by the seal 22 of the striker 23 of the mandrel part 18 and own seal 44 of the striker 20 of the mandrel part 18 does not change due to the diameters 43, 45, 46 of each of the internal parts of the housing 10, 9, 7 forming a movable connection with the corresponding seal 22, 44, and the striker 21 of the mandrel part 17 2, made equal to the diameter 47 of the part 16 def avki 2, forming a movable connection with the first seal 14 located in the housing part 6, for example, within the tolerance range of the diameter 47 of the mandrel part 16, as a result of which the heating and cooling time of the working fluid when flowing through the annular valve 26 restricting the working message 35 liquid 36 from section 37 of chamber 25 of working fluid 36 to section 38 of this chamber, as well as bypass valve 39.

Предлагаемая конструкция гидравлического бурильного яса обеспечивает повышение надежности и ресурса, образует сверхвысокую ударную мощность в стволе скважины при оптимальном соотношении между ударной нагрузкой и ударным импульсом, воздействующими вверх или вниз на место прихвата колонны, предотвращает неожиданную активизацию и нанесение ударов при бурении, спусках и подъемах бурильной колонны, обеспечивает контролируемую нагрузку, направленную вниз, уменьшает износ внутренних деталей, а также предотвращает разрушение долота в скважине.The proposed design of a hydraulic drill jar provides increased reliability and resource, forms an ultrahigh impact power in the wellbore with an optimal ratio between the shock load and the shock impulse acting up or down to the sticking point of the string, prevents unexpected activation and delivery of impacts during drilling, downhills and rises columns, provides a controlled load directed downward, reduces the wear of internal parts, and also prevents the destruction of the bit in the well agine.

Источники информацииInformation sources

1. US 5174393, Е21В 31/113, Dec. 29, 19921. US 5174393, E21B 31/113, Dec. 29, 1992

2. US 5033557, Е21В 4/06, Jul. 23, 1991 (или RU 2025567, 30.12.1994)2. US 5033557, E21B 4/06, Jul. 23, 1991 (or RU 2025567, 12/30/1994)

3. US 5647446, Е21В 31/113, Jul. 15, 1997 - прототип3. US 5647446, E21B 31/113, Jul. 15, 1997 - prototype

Claims

1. Hydraulic drill jar, consisting of a tubular body and a mandrel movably connected without rotation between each other, while the body contains slots on the inner surface, internal protrusions-anvils, the first seal on the side of the first end, and the mandrel contains slots on the outer surface for the slots the case, a belt of increased diameter, impactors placed between the internal protrusions-anvils of the case, as well as a second seal placed in the drummer from the side of the second end of the case, forming a working fluid chamber spine, as well as containing an annular valve having a round lateral side, two ends, an outer surface and an inner surface bounded by an internal cavity, installed in the working fluid chamber with a mandrel passing through the internal cavity, and located inside the housing, while the inner surface of the annular valve tightly in contact with the belt with an increased diameter of the mandrel, the longitudinal stroke of the annular valve is limited between two stops protruding from the inner surface of the housing, and also containing restrictions the mechanism for communicating the working fluid with one of the sections of the working fluid chamber, including at least one bypass valve located in the annular valve, which restricts the flow of the working fluid inside one of the chamber sections in one direction, characterized in that the longitudinal stroke of the annular valve in the chamber of the working fluid is equal to at least the difference of the radii of its outer and inner surfaces, and the emphasis restricting the longitudinal stroke of the annular valve towards the drummer of the mandrel with the the second seal of the mandrel striker, wherein at least one mandrel striker located in the working fluid chamber has its own seal, and the diameter of each of the inner surfaces of the housing, forming a movable connection with the corresponding seal and (or) the mandrel striker, made equal to the diameter of the mandrel, forming a movable connection with the first seal placed in the housing, Reamer, within a tolerance of diameter of the mandrel.

2. The hydraulic drill jar according to claim 1, characterized in that a spring-loaded latch mechanism is installed between the impactors inside the working fluid chamber, blocking the longitudinal stroke of the mandrel relative to the housing, while the latch mechanism, which blocks the longitudinal travel of the mandrel relative to the housing, is released or set to its working position with the application of longitudinal force greater than the ultimate.

3. The hydraulic drill jar according to claim 2, characterized in that the longitudinal stroke of the spring-loaded latch mechanism that blocks the longitudinal stroke of the mandrel relative to the housing, for example, from the beginning of the application of force pushing the mandrel into the housing until the latch mechanism is in the operating position, does not exceed the longitudinal the stroke of the annular valve installed in the chamber of the working fluid.