RU2439284C2

RU2439284C2 - Hydraulic bilateral drilling jar

Info

Publication number: RU2439284C2
Application number: RU2010108168/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Андоскин (RU); Владимир Николаевич Андоскин; Константин Анатольевич Кобелев (RU); Константин Анатольевич Кобелев; Владимир Иванович Тимофеев (RU); Владимир Иванович Тимофеев; Виктор Сергеевич Пермяков (RU); Виктор Сергеевич Пермяков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис"
Priority date: 2010-03-04
Filing date: 2010-03-04
Publication date: 2012-01-10
Also published as: RU2010108168A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: device includes tubular housing and hollow mandrel. Housing and mandrel consist of parts. Mandrel includes the first piston, hammers arranged between anvil projections, the second piston, two restricting mechanisms forming the chamber filled with working fluid for interaction of fluid with fluid chamber in the form of a belt of increased diameter of hollow mandrel; the first and the second annular valves; central piston with annular seals. At least one valve unit is installed in each annular valve. Central piston is formed with annular shoulder of increased diameter of mandrel and arranged in working fluid chamber formed with inner diameter of hollow housing, the first and the second annular valves and mandrel. The first valve unit restricts the working fluid flow from the chamber formed with central piston, inner diameter of the housing, the first annular valve and mandrel to the chamber formed with the first piston, inner diameter of the housing, the first annular valve and hollow mandrel.

EFFECT: increasing service life and improving reliability, operating efficiency, and preventing sudden activation.

5 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для освобождения прихваченной части бурильной колонны в скважине, а именно к гидравлическим бурильным ясам для создания ударных нагрузок, направленных вверх и вниз, для освобождения прихваченной части бурильной колонны в наклонно направленных и горизонтальных участках нефтяной скважины.The invention relates to a device for releasing a stuck part of a drill string in a well, namely, hydraulic drill jars for creating shock loads directed up and down, for releasing a stuck part of a drill string in inclined and horizontal sections of an oil well.

Известен гидравлический бурильный яс двухстороннего действия, включающий трубчатый корпус и оправку, телескопически соединенные между собой, корпус содержит шлицы на внутренней поверхности, внутренние выступы-наковальни, первый уплотнитель со стороны первого торца, 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, установленный в камере рабочей жидкости с оправкой, проходящей через внутреннюю полость и расположенной 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 (US 5647446 A, 15.07.1997).A double-acting hydraulic drill jar is known, including a tubular body and a mandrel telescopically connected to one another, the housing contains slots on the inner surface, inner anvil protrusions, the first seal on the side of the first end, the mandrel contains slots on the outer surface under the splines of the housing, a larger diameter girdle , drummers placed between the inner protrusions-anvils of the body, as well as a second seal placed in the drummer from the side of the second end of the body, forming a chamber fluid, as well as containing a ring valve installed in the chamber of the working fluid with a mandrel passing through the internal cavity and located inside the housing, while the inner surface of the annular valve is tightly in 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 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 working fluid inside one of the sections of the chamber in one direction (US 5647446 A, 07/15/1997).

Недостатком известной конструкции является недостаточная надежность и ресурс уплотнения 34 поршня, скрепленного резьбой с валом 20 (гидравлической мандрелью), при этом уплотнение 34 поршня расположено на границе раздела камеры 40 высокого давления для рабочей жидкости (масла) и полости 29 для бурового раствора и подвергается при работе высокому давлению, например, 130÷160 МПа, вследствие этого происходят утечки масла из камеры 40 высокого давления в полость 29 для бурового раствора, проникновение бурового раствора в камеру 40 высокого давления для масла (при мгновенном сбросе давления масла из камеры 40 высокого давления в камеру 38) и повреждение уплотнения 34 твердыми абразивными частицами бурового раствора.A disadvantage of the known design is the insufficient reliability and service life of the piston seal 34 fastened by a thread to the shaft 20 (hydraulic mandrel), while the piston seal 34 is located at the interface of the high-pressure chamber 40 for the working fluid (oil) and the cavity 29 for the drilling fluid and is exposed to high pressure, for example, 130 ÷ 160 MPa, resulting in oil leakage from the high-pressure chamber 40 to the cavity 29 for the drilling fluid, the penetration of the drilling fluid into the high-pressure chamber 40 for oil (with the instantaneous release of oil pressure from the high-pressure chamber 40 to the chamber 38) and damage to the seal 34 by solid abrasive particles of the drilling fluid.

При этом твердые абразивные частицы бурового раствора, например, до 2% песка с размерами 0,15÷0,95 мм и до 5% нефтепродуктов полимер-глинистого бурового раствора плотностью 1,16÷4,26 г/см³, прокачиваемого при гидростатическом давлении, например, 25÷40 МПа, загрязняют масло в камере 40 высокого давления, перекрывают проходное сечение жиклеров для циркуляции масла в клапанах 90, 92, установленных в кольцевом клапане 10, что приводит к аварийной остановке работы гидравлического бурильного яса и делает невозможным освобождение от прихвата изогнутой колонны бурильных труб в скважине.In this case, solid abrasive particles of the drilling fluid, for example, up to 2% sand with dimensions of 0.15 ÷ 0.95 mm and up to 5% of petroleum products of polymer-clay drilling mud with a density of 1.16 ÷ 4.26 g / cm ³ pumped with hydrostatic pressure, for example, 25 ÷ 40 MPa, contaminate the oil in the high-pressure chamber 40, block the flow area of the nozzles for oil circulation in the valves 90, 92 installed in the annular valve 10, which leads to an emergency stop of the hydraulic drill jar and makes it impossible to release sticking curved columns s drill pipe in the well.

Другим недостатком известной конструкции является сложность контроля нагрузки, направленной вниз, для освобождения от прихвата оставшегося в скважине долота или освобождения от прихвата части бурильной колонны в наклонно направленных или горизонтальных участках скважины, что объясняется потерей устойчивости (с изменением знака) и трением колонны бурильных труб в местах изменения кривизны скважины, а также неожиданная активизация и самопроизвольное нанесение ударов гидравлического яса при бурении, спусках и подъемах бурильной колонны вследствие шламования и перекрытия проходного сечения жиклеров клапанов 90, 92 в кольцевом клапане 10 твердыми абразивными частицами бурового раствора, низкой точности времени "запаздывания", создаваемого гидравликой, из-за отсутствия механизма блокировки продольного хода оправки относительно корпуса.Another disadvantage of the known design is the difficulty of controlling the load directed downward to free from sticking the bit remaining in the well or freeing from sticking of a part of the drill string in directionally or horizontal sections of the well, which is explained by the loss of stability (with a change in sign) and friction of the drill pipe string in places of changes in the curvature of the well, as well as unexpected activation and spontaneous striking of a hydraulic jar during drilling, descents and rises of the drill string due to sludging and overlapping of the bore of the nozzles of valves 90, 92 in the annular valve 10 with solid abrasive particles of the drilling fluid, low accuracy of the “retardation” time created by hydraulics, due to the lack of a mechanism for blocking the longitudinal stroke of the mandrel relative to the housing.

Известен гидромеханический яс, состоящий из трубчатого корпуса и полой оправки, телескопически соединенных между собой, при этом корпус выполнен из частей, содержит первый уплотнитель и шлицы на внутренней поверхности со стороны первого края, в средней части корпус содержит внутренние выступы-наковальни, а со стороны второго края содержит внутреннюю резьбу, например, для соединения с колонной бурильных труб, при этом оправка выполнена из частей, содержит резьбовой хвостовик и шлицы на наружной поверхности со стороны первого края корпуса, ударники, размещенные между внутренними выступами-наковальнями корпуса, по меньшей мере, один поршень с вторым уплотнителем со стороны второго края корпуса, образующие камеру, заполненную рабочей жидкостью, а также содержащий, по меньшей мере, один ограничивающий механизм сообщения рабочей жидкости с камерой для жидкости, по существу, в виде пояска увеличенного диаметра оправки и кольцевого клапана, установленного в камере рабочей жидкости с оправкой, проходящей через внутреннюю полость, при этом внутренняя поверхность кольцевого клапана контактирует с пояском увеличенного диаметра оправки, продольный ход кольцевого клапана ограничен между двух упоров, выступающих от внутренней поверхности корпуса, а в кольцевом клапане установлен, по меньшей мере, один перепускной клапан, ограничивающий течение рабочей жидкости в одном направлении, при этом между первым и вторым уплотнителями размещены, по меньшей мере, два уплотнителя, которые разделяют камеру для жидкости на три отсека, а также содержащий внутри камеры рабочей жидкости подпружиненный механизм защелки, блокирующий продольный ход оправки относительно корпуса, при этом механизм защелки освобождается или устанавливается в рабочее положение при приложении продольной силы больше предельной, при этом кольцевой клапан, установленный в камере, заполненной рабочей жидкостью, выполнен с продольным ходом, по меньшей мере, равным продольному ходу оправки относительно подпружиненного механизма защелки от начала приложения силы, вдвигающей оправку в корпус, до установки механизма защелки в рабочее положение, а упор, ограничивающий продольный ход кольцевого клапана в сторону второго края корпуса с внутренней резьбой, образован выступом от уменьшенного диаметра внутренней поверхности корпуса, с которой подвижно соединен один из уплотнителей, разделяющих камеру рабочей жидкости на отсеки, поршень с уплотнителем со стороны второго края корпуса с внутренней резьбой выполнен с возможностью скольжения относительно оправки, а также снабжен собственным уплотнителем, контактирующим с оправкой (RU 2307917 C1, 10.10.2007).Known hydromechanical jar, consisting of a tubular body and a hollow mandrel telescopically connected to each other, while the body is made of parts, contains the first seal and slots on the inner surface from the side of the first edge, in the middle part of the body contains internal protrusions-anvils, and from the side the second edge contains an internal thread, for example, for connecting with a drill pipe string, while the mandrel is made of parts, contains a threaded shank and splines on the outer surface from the side of the first edge of the housing , impactors placed between the inner protrusions-anvils of the housing, at least one piston with a second seal on the side of the second edge of the housing, forming a chamber filled with a working fluid, and also containing at least one limiting mechanism for communicating the working fluid with the chamber for liquid, essentially in the form of a belt of an increased diameter of the mandrel and an annular valve installed in the chamber of the working fluid with a mandrel passing through the inner cavity, while the inner surface of the annular valve the pan is in contact with a 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 at least one bypass valve is installed in the annular valve, restricting the flow of the working fluid in one direction, while between the first and the second seals placed at least two seals that divide the fluid chamber into three compartments, as well as a spring-loaded latch mechanism containing inside the fluid chamber, blocking the longitudinal stroke of the mandrel relative to the housing, while the latch mechanism is released or is set to a working position when a longitudinal force is applied greater than the limit force, while the annular valve installed in the chamber filled with the working fluid is made with a longitudinal stroke of at least equal to the longitudinal stroke of the mandrel relative to the spring-loaded latch mechanism from the beginning of the application of force pushing the mandrel into the housing, until the latch mechanism is installed in the working position, and the stop restricting the longitudinal stroke of the rings th valve towards the second edge of the housing with an internal thread, is formed by a protrusion from the reduced diameter of the internal surface of the housing, to which one of the seals is movably connected, dividing the fluid chamber into compartments, the piston with a seal on the side of the second edge of the housing with an internal thread is slideable relative to the mandrel, and is also equipped with its own sealant in contact with the mandrel (RU 2307917 C1, 10.10.2007).

В известной конструкции внутри корпуса со стороны второго края с внутренней резьбой установлена трубчатая гильза, поршень с уплотнителем размещен в гильзе, а подпружиненный механизм защелки контактирует с гильзой и, по меньшей мере, с одним торцовым кольцом, регулирующим усилие механизма защелки для освобождения или установки в рабочее положение, при этом между торцами шлицов оправки и направленным к шлицам ударником оправки установлено ударное кольцо, второй край корпуса соединен резьбой с низом верхней части колонны бурильных труб, резьбовой хвостовик оправки соединен с верхом нижней части колонны бурильных труб, а на краю оправки, расположенном внутри корпуса, закреплено защитное кольцо.In the known construction, a tubular sleeve is installed inside the housing from the side of the second edge with an internal thread, a piston with a seal is placed in the sleeve, and the spring-loaded latch mechanism is in contact with the sleeve and at least one end ring that controls the force of the latch mechanism to release or install in the working position, while between the ends of the mandrel splines and the mandrel drum directed towards the splines, a shock ring is installed, the second edge of the housing is connected by a thread to the bottom of the upper part of the drill pipe string, p the threaded shank of the mandrel is connected to the top of the lower part of the drill pipe string, and a protective ring is fixed to the edge of the mandrel located inside the housing.

Известный гидромеханический яс работает от движения колонны бурильных труб 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 46 при ударе вверх, механическая защелка 46 мгновенно освобождается от блокировки и наступает гидравлическая задержка. Спустя небольшой период времени оправка 2 яса мгновенно освобождается и ускоряется до положения полного растяжения. В режиме удара, направленного вниз, по мере того, как сила сжатия, действующая на оправку 2 яса, начинает превышать параметр установки защелки при ударе вниз, механическая защелка 46 мгновенно освобождается от блокировки, позволяя оправке 2 вернуться в полностью закрытое положение.Known hydromechanical jar operates from the movement of the drill pipe string in the up or down direction. The magnitude of the upward impact force is directly proportional to the applied tensile force. In this mode, as the applied tensile force begins to exceed the setting parameter of the latch 46 upon impact, the mechanical latch 46 is instantly released from the lock and a hydraulic delay occurs. After a short period of time, the mandrel 2 of the jar is instantly released and accelerated to the full stretch position. In the downward impact mode, as the compression force exerted on the jar mandrel 2 begins to exceed the latch setting parameter when striking downward, the mechanical latch 46 is instantly released from the lock, allowing the mandrel 2 to return to its fully closed position.

Недостатком известной конструкции является неполное использование возможности повышения надежности и ресурса, что объясняется тем, что внутри камеры рабочей жидкости содержится подпружиненный механизм защелки, блокирующий продольный ход оправки относительно корпуса, при этом механизм защелки освобождается или устанавливается в рабочее положение при приложении продольной силы больше предельной.A disadvantage of the known design is the incomplete use of the possibility of increasing reliability and resource, which is explained by the fact that a spring-loaded latch mechanism is contained inside the working fluid chamber, which blocks the longitudinal stroke of the mandrel relative to the housing, while the latch mechanism is released or is set to its working position when the longitudinal force is exceeded.

Недостатком известной конструкции является недостаточный ресурс и надежность подпружиненного механизма защелки 46, например, вследствие износа зубьев при наработке уменьшается усилие освобождения от блокировки, при максимальной твердости зубьев защелки технологически трудно обеспечить высокую (максимальную для стали) прочность зубьев, при максимальной прочности зубьев защелки технологически трудно обеспечить высокую (максимальную для стали) твердость зубьев, при наплавке поверхностного слоя, например, твердым сплавом, технологически трудно уменьшить хрупкость зубьев и обеспечить высокую (максимальную для стали) ударную прочность зубьев.A disadvantage of the known design is the insufficient resource and reliability of the spring-loaded mechanism of the latch 46, for example, due to wear of the teeth during operation, the release force from the lock decreases, with maximum hardness of the teeth of the latch it is technologically difficult to provide high (maximum for steel) tooth strength, with maximum strength of the teeth of the latch provide high (maximum for steel) hardness of the teeth when surfacing the surface layer, for example, with hard alloy, technological It is difficult to reduce the brittleness of the teeth and provide a high (maximum for steel) impact strength of the teeth.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является механизм гидравлического яса двухстороннего действия, включающий части внешнего элемента (2, 4, 9, 10, 14, 17), части внутреннего элемента (1, 5, 11), закрепляемого на внешнем элементе (2, 4, 9, 10, 14, 17), камеру рабочей жидкости (35, 37, 42), разделяемую частями внутреннего элемента (1, 5, 11) и внешнего элемента (2, 4, 9, 10, 14, 17), и ограничивающий механизм (12, 13, 48, 50) сообщения жидкости с камерой для жидкости (35, 37, 42), при этом внутренние (1, 5, 11) и внешние элементы корпуса (2, 4, 9, 10, 14, 17), подвижные относительно друг друга между первой конструкцией, в которой ограничивающий механизм (12, 13, 48, 50) ограничивает относительное движение между внутренними (1, 5, 11) и внешними элементами корпуса (2, 4, 9, 10, 14, 17), и второй конструкцией, в которой ограничивающий механизм (12, 13, 48, 50) в меньшей степени ограничивает относительное движение между внутренними (1, 5, 11) и внешними элементами корпуса (2, 4, 9, 10, 14, 17), чем в первой конструкции, а ограничивающий механизм содержит два клапанных устройства (58), каждое из которых ограничивает движение жидкости внутри камеры (35, 37, 42) в одном направлении, при этом клапанные устройства (58) расположены таким образом, чтобы ограничивать движение жидкости в противоположных направлениях (GB 2332921 A, 07.07.1999).Closest to the claimed invention is a double-acting hydraulic jar mechanism comprising parts of an external element (2, 4, 9, 10, 14, 17), parts of an internal element (1, 5, 11) fixed to an external element (2, 4, 9, 10, 14, 17), a chamber of the working fluid (35, 37, 42), separated by parts of the inner element (1, 5, 11) and the outer element (2, 4, 9, 10, 14, 17), and limiting a mechanism (12, 13, 48, 50) for fluid communication with the fluid chamber (35, 37, 42), while the internal (1, 5, 11) and external housing elements (2, 4, 9, 10, 14, 17 ) movable relative to each other between the first design, in which the limiting mechanism (12, 13, 48, 50) restricts the relative movement between the internal (1, 5, 11) and external elements of the housing (2, 4, 9, 10, 14, 17), and the second structure, in which the limiting mechanism (12, 13, 48, 50) to a lesser extent restricts the relative movement between the internal (1, 5, 11) and external elements of the housing (2, 4, 9, 10, 14, 17) than in the first design and the limiting mechanism contains two valve devices (58), each of which restricts the movement of fluid inside the chamber (35, 37, 42) in one direction, p At the same time, valve devices (58) are positioned in such a way as to restrict the movement of fluid in opposite directions (GB 2332921 A, 07/07/1999).

Известный механизм яса содержит в корпусе первый уплотнитель и шлицы на внутренней поверхности со стороны первого края, в средней части корпус содержит внутренние выступы-наковальни, а со стороны второго края содержит внутреннюю резьбу, например, для соединения с колонной бурильных труб, при этом оправка содержит резьбовой хвостовик и шлицы на наружной поверхности со стороны первого края корпуса, ударники, размещенные между внутренними выступами-наковальнями корпуса, по меньшей мере, один поршень с вторым уплотнителем со стороны второго края корпуса, образующие камеру, заполненную рабочей жидкостью (маслом).The known mechanism of the jar contains in the case a first seal and slots on the inner surface from the side of the first edge, in the middle part of the case contains internal protrusions-anvils, and from the side of the second edge contains an internal thread, for example, for connecting with a drill pipe string, while the mandrel contains threaded shank and splines on the outer surface from the side of the first edge of the housing, impactors placed between the internal protrusions-anvils of the housing, at least one piston with a second seal on the side of the second about the edges of the body, forming a chamber filled with a working fluid (oil).

В известном механизме гидравлического яса ограничивающий механизм сообщения жидкости с камерой для жидкости выполнен в виде пояска увеличенного диаметра оправки и кольцевого клапана, установленного в камере рабочей жидкости с оправкой, проходящей через внутреннюю полость, при этом внутренняя поверхность кольцевого клапана контактирует с пояском увеличенного диаметра оправки, продольный ход кольцевого клапана ограничен между двух упоров, выступающих от внутренней поверхности корпуса, а в кольцевом клапане установлен, по меньшей мере, один перепускной клапан, ограничивающий течение жидкости в одном направлении, при этом между первым и вторым уплотнителями размещены, по меньшей мере, два уплотнителя, которые разделяют камеру рабочей жидкости на три отсека, позволяя жидкости перетекать во все отсеки камеры, а также содержит внутри камеры рабочей жидкости подпружиненный механизм защелки, блокирующий продольный ход оправки относительно корпуса, при этом механизм защелки освобождается или устанавливается в рабочее положение при приложении продольной силы больше предельной.In the known hydraulic jar mechanism, the limiting mechanism of fluid communication with the fluid chamber is made in the form of a belt of an increased diameter of the mandrel and an annular valve installed in the working fluid chamber with a mandrel passing through the internal cavity, while the inner surface of the annular valve is in contact with the girdle of 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 at least , one bypass valve restricting the flow of fluid in one direction, while at least two seals are placed between the first and second seals, which divide the working fluid chamber into three compartments, allowing fluid to flow into all compartments of the chamber, and also contains inside the chamber working fluid spring-loaded latch mechanism, blocking the longitudinal stroke of the mandrel relative to the housing, while the latch mechanism is released or is set to working position when the longitudinal force is applied more than linen.

Недостатком известной конструкции является недостаточная надежность и ресурс уплотнения 38 части внутреннего элемента 11 и уплотнения 40 части внутреннего элемента 15, которые при движении относительно внешних элементов корпуса 9 и соответственно 14 образуют камеры 35 и соответственно 42 для рабочей жидкости (масла) под давлением, например, 130÷160 МПа.A disadvantage of the known design is the insufficient reliability and resource of sealing 38 of the part of the inner element 11 and sealing 40 of the part of the inner element 15, which, when moving relative to the external elements of the housing 9 and 14 respectively, form chambers 35 and 42 for pressure fluid, for example, 130 ÷ 160 MPa.

Вследствие этого происходят утечки масла под давлением, например, 130÷160 МПа из камеры 35 в полость для масла и шлицевого вала 22, а также происходят утечки масла под давлением 130÷160 МПа из камеры 42 в полость частей внутренних элементов (1, 5, 11), заполненных буровым раствором, содержащим твердые абразивные частицы, например, до 2% песка с размерами 0,15÷0,95 мм и до 5% нефтепродуктов полимер-глинистого бурового раствора плотностью 1,16÷4,26 г/см³, прокачиваемого при гидростатическом давлении, например, 25÷40 МПа.As a result, oil leaks under pressure, for example, 130-160 MPa from the chamber 35 into the oil cavity and splined shaft 22, and oil leakages under pressure 130-160 MPa from the chamber 42 into the cavity of parts of internal elements (1, 5, 11) filled with a drilling fluid containing solid abrasive particles, for example, up to 2% sand with dimensions of 0.15 ÷ 0.95 mm and up to 5% of petroleum products of polymer-clay drilling mud with a density of 1.16 ÷ 4.26 g / cm ³ pumped at hydrostatic pressure, for example, 25 ÷ 40 MPa.

Другим недостатком известной конструкции является сложность, высокая стоимость, а также недостаточный ресурс и надежность подпружиненного механизма защелки (5, 8), который включает в себя первый элемент (8) защелки, расположенный на внутреннем элементе (1, 5, 11) или на внешнем элементе корпуса (2, 4, 9, 14, 17), и второй элемент защелки (5) на одном из элементов корпуса, подогнанные для фиксации элементов корпуса вместе, например, вследствие износа зубьев при наработке уменьшается усилие освобождения от блокировки, при максимальной твердости зубьев защелки технологически трудно обеспечить высокую (максимальную для стали) прочность зубьев, при максимальной прочности зубьев защелки технологически трудно обеспечить высокую (максимальную для стали) твердость зубьев, при наплавке поверхностного слоя, например, твердым сплавом, технологически трудно уменьшить хрупкость зубьев и обеспечить высокую (максимальную для стали) ударную прочность зубьев.Another disadvantage of the known design is the complexity, high cost, as well as insufficient resource and reliability of the spring-loaded latch mechanism (5, 8), which includes the first latch element (8) located on the internal element (1, 5, 11) or on the external a housing element (2, 4, 9, 14, 17), and a second latch element (5) on one of the housing elements, fitted to fix the housing elements together, for example, due to wear of the teeth during operation, the release force from blocking decreases, with maximum hardness teeth per it is technologically difficult to provide high (maximum for steel) tooth strength, with maximum latch teeth strength it is technologically difficult to provide high (maximum for steel) tooth hardness, when surfacing a surface layer, for example, with hard alloy, it is technologically difficult to reduce tooth brittleness and provide high (maximum for steel) impact strength of teeth.

Другим недостатком известной конструкции является сложность контроля нагрузки, направленной вниз, для освобождения от прихвата застрявшего в скважине долота или освобождения от прихвата части бурильной колонны в наклонно направленной и горизонтальной скважине, что объясняется потерей устойчивости (с изменением знака) и трением изогнутой колонны бурильных труб в местах изменения кривизны скважины, а также неожиданная (самопроизвольная) активизация и нанесение ударов гидравлического яса при ударах вниз вследствие низкой точности времени "запаздывания", создаваемого гидравликой.Another disadvantage of the known design is the difficulty of controlling the load directed downward to free from sticking a bit stuck in the well or freeing from sticking a part of the drill string in an inclined and horizontal well, which is explained by the loss of stability (with a change in sign) and friction of the curved drill pipe string in places of changes in the curvature of the well, as well as unexpected (spontaneous) activation and striking of the hydraulic jar when striking down due to low accuracy tim "lag" created by hydraulics.

Другим недостатком известной конструкции является 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 большими потерями давления во второй конструкции, в которой ограничивающий механизм (12, 13, 48, 50) в меньшей степени ограничивает относительное движение между внутренними (1, 5, 11) и внешними элементами корпуса (2, 4, 9, 10, 14, 17), чем в первой конструкции, а ограничивающий механизм содержит два клапанных устройства (58), каждое из которых ограничивает движение жидкости внутри камеры (35, 37, 42) в одном направлении, при этом клапанные устройства (58) расположены таким образом, чтобы ограничивать движение жидкости в противоположных направлениях.Another disadvantage of the known design is the incomplete use of the possibility of creating 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 large pressure losses in the second structure, which the limiting mechanism (12, 13, 48, 50) to a lesser extent restricts the relative movement between the internal (1, 5, 11) and external elements of the body (2, 4, 9, 10, 14, 17) than in the first instructions, and the limiting mechanism contains two valve devices (58), each of which restricts the movement of fluid inside the chamber (35, 37, 42) in one direction, while the valve devices (58) are located in such a way as to restrict the movement of fluid in opposite directions .

Сложность контроля нагрузки, направленной вниз, объясняется малым продольным ходом (не превышающим величины выступов поясков увеличенного диаметра 13 части оправки 11) ограничивающего механизма (12, 13, 48, 50), который ограничивает относительное движение между внутренними (1, 5, 11) и внешними элементами корпуса (2, 4, 9, 10, 14, 17), и большим гидравлическим сопротивлением второй конструкции, в которой ограничивающий механизм (12, 13, 48, 50), включающий два клапанных устройства 58, каждое из которых ограничивает движение жидкости внутри камеры (35, 37, 42) в одном направлении, и клапанные устройства 58, расположенные таким образом, чтобы ограничивать движение жидкости в противоположных направлениях.The difficulty of controlling the load directed downwards is explained by the small longitudinal stroke (not exceeding the protrusions of the belts of increased diameter 13 of the mandrel part 11) of the limiting mechanism (12, 13, 48, 50), which limits the relative movement between the internal (1, 5, 11) and external housing elements (2, 4, 9, 10, 14, 17), and large hydraulic resistance of the second design, in which the limiting mechanism (12, 13, 48, 50), including two valve devices 58, each of which restricts the movement of fluid inside the camera (35, 37, 42) in one on board, and valve devices 58, arranged in such a way as to limit the movement of fluid in opposite directions.

При этом величина продольного хода кольцевого клапана, например, 13 между ограничительными частями 53, 63 частей корпуса 10, 14 на порядок меньше продольного хода внутренних частей 1, 5, 11 оправки 1 относительно внешних элементов (2, 4, 9, 10, 14, 17) корпуса 2, определяемого подпружиненным механизмом защелки, от начала приложения силы, вдвигающей оправку в корпус, до установки механизма защелки в рабочее положение.The magnitude of the longitudinal stroke of the annular valve, for example, 13 between the restrictive parts 53, 63 of the body parts 10, 14 is an order of magnitude smaller than the longitudinal stroke of the inner parts 1, 5, 11 of the mandrel 1 relative to the external elements (2, 4, 9, 10, 14, 17) the housing 2, determined by the spring-loaded latch mechanism, from the beginning of the application of force pushing the mandrel into the housing, until the latch mechanism is in the working position.

Вследствие этого не обеспечивается повышение точности времени "запаздывания", создаваемого гидравликой, для нанесения ударов при оптимальном соотношении между ударной нагрузкой и ударным импульсом, а это не позволяет оператору на буровой изменять допустимое силовое усилие натяжения бурильной колонны, после чего применять тормоз буровой лебедки, при этом усилие при освобождении прихвата трудно контролировать, что вызывает повреждение подъемного оборудования.As a result of this, the accuracy of the "delay" time created by hydraulics is not improved for striking at the optimal ratio between the shock load and the shock pulse, and this does not allow the operator to change the allowable tensile force of the drill string at the rig, and then apply the winch brake when this effort when releasing the stick is difficult to control, which causes damage to the lifting equipment.

Вследствие жесткого (резьбового) крепления части 11 оправки 1 и поршня 15 с уплотнителем 40 происходит изменение объема и давления рабочей жидкости в полости 42, а также происходит нагрев рабочей жидкости в полости 42, что повышает потери давления рабочей жидкости в полости 42, а также увеличивает загрязнение рабочей жидкости абразивными частицами бурового раствора и снижает ресурс уплотнений ограничивающего механизма 12, 13, 48, 50.Due to the rigid (threaded) fastening of the part 11 of the mandrel 1 and the piston 15 with the seal 40, the volume and pressure of the working fluid in the cavity 42 change, and the fluid is heated in the cavity 42, which increases the pressure loss of the working fluid in the cavity 42, and also increases contamination of the working fluid with abrasive particles of the drilling fluid and reduces the seal life of the limiting mechanism 12, 13, 48, 50.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение ресурса и надежности, образование сверхвысокой ударной мощности в стволе скважины при оптимальном соотношении между ударной нагрузкой и ударным импульсом, воздействующими вверх и вниз на место прихвата колонны, а также предотвращение неожиданной активизации и самопроизвольного нанесения ударов гидравлического яса при ударах вниз за счет повышения точности времени "запаздывания", создаваемого гидравликой, и уменьшения потерь давления при мгновенном сбросе давления рабочей жидкости (масла) из камеры высокого давления.The technical problem to which the invention is directed is to increase the resource and reliability, the formation of ultra-high impact power in the wellbore with the optimal ratio between the shock load and the shock pulse acting up and down at the point of sticking of the string, as well as preventing unexpected activation and spontaneous striking hydraulic jar during downward impacts by increasing the accuracy of the "retardation" time created by hydraulics and reducing pressure losses at instantaneous mildew pressure working fluid (oil) from the pressure chamber.

Сущность технического решения заключается в том, что в гидравлическом бурильном ясе двухстороннего действия, состоящем из трубчатого корпуса и полой оправки, телескопически соединенных между собой, трубчатый корпус выполнен из частей, содержит резьбу со стороны первого края, в средней части содержит внутренние выступы-наковальни, а со стороны второго края содержит шлицы на внутренней поверхности и уплотнитель, при этом полая оправка выполнена из частей, содержит со стороны первого края трубчатого корпуса первый поршень с первым уплотнителем, ударники, размещенные между внутренними выступами-наковальнями трубчатого корпуса, с второго края трубчатого корпуса содержит второй поршень с вторым уплотнителем, образующие камеру, заполненную рабочей жидкостью, например маслом, резьбовой хвостовик и шлицы на наружной поверхности, а также содержащий два ограничивающих механизма сообщения жидкости с камерой для жидкости, каждый из которых выполнен в виде пояска увеличенного диаметра полой оправки, а также первого и второго кольцевых клапанов, каждый из которых установлен в камере рабочей жидкости с полой оправкой, проходящей через внутреннюю полость, внутренняя поверхность каждого кольцевого клапана плотно контактирует с соответствующим пояском увеличенного диаметра полой оправки, при этом в каждом кольцевом клапане установлено, по меньшей мере, одно клапанное устройство, ограничивающее течение жидкости внутри камеры рабочей жидкости в одном направлении, а первое клапанное устройство первого кольцевого клапана расположено таким образом, что ограничивает течение жидкости в противоположном направлении относительно течения жидкости во втором клапанном устройстве второго кольцевого клапана, согласно изобретению содержит центральный поршень, снабженный собственными кольцевыми уплотнителями, при этом центральный поршень образован кольцевым буртом увеличенного диаметра полой оправки и размещен в камере рабочей жидкости, образованной внутренним диаметром полого корпуса, первым и вторым кольцевыми клапанами и полой оправкой, проходящей через камеру рабочей жидкости, первое клапанное устройство установлено в первом кольцевом клапане таким образом, что ограничивает течение рабочей жидкости из камеры, образованной центральным поршнем, снабженным собственными кольцевыми уплотнителями, внутренним диаметром полого корпуса, первым кольцевым клапаном и полой оправкой, проходящей через камеру рабочей жидкости, в камеру, образованную первым поршнем с первым уплотнителем со стороны первого края полой оправки, внутренним диаметром полого корпуса, первым кольцевым клапаном и полой оправкой, проходящей через камеру рабочей жидкости, а второе клапанное устройство установлено во втором кольцевом клапане таким образом, что ограничивает течение рабочей жидкости из камеры, образованной центральным поршнем, снабженным собственными кольцевыми уплотнителями, внутренним диаметром полого корпуса, вторым кольцевым клапаном и полой оправкой, проходящей через камеру рабочей жидкости, в камеру, образованную вторым поршнем с вторым уплотнителем со стороны второго края полой оправки, внутренним диаметром полого корпуса, вторым кольцевым клапаном и полой оправкой, проходящей через камеру рабочей жидкости.The essence of the technical solution lies in the fact that in a double-acting hydraulic drill jar consisting of a tubular body and a hollow mandrel telescopically connected to each other, the tubular body is made of parts, contains thread from the side of the first edge, in the middle part contains internal anvil protrusions, and from the side of the second edge contains slots on the inner surface and the seal, while the hollow mandrel is made of parts, contains from the side of the first edge of the tubular body a first piston with a first seal body, impactors placed between the inner protrusions-anvils of the tubular body, from the second edge of the tubular body contains a second piston with a second seal, forming a chamber filled with working fluid, such as oil, a threaded shank and splines on the outer surface, and also containing two limiting communication mechanisms fluid with a fluid chamber, each of which is made in the form of a belt of increased diameter hollow mandrel, as well as the first and second annular valves, each of which is installed in In the middle of each fluid valve with a hollow mandrel passing through the internal cavity, the inner surface of each annular valve is in tight contact with the corresponding girdle of increased diameter of the hollow mandrel, at least one valve device is installed in each annular valve, restricting the flow of fluid inside the fluid chamber in one direction, and the first valve device of the first annular valve is positioned in such a way that limits the flow of fluid in the opposite direction about regarding the fluid flow in the second valve device of the second annular valve, according to the invention comprises a central piston provided with its own ring seals, the central piston being formed by an annular collar of increased diameter of the hollow mandrel and placed in the working fluid chamber formed by the inner diameter of the hollow body, the first and second annular valves and a hollow mandrel passing through the chamber of the working fluid, the first valve device is installed in the first annular valve thus limiting the flow of working fluid from the chamber formed by the central piston equipped with its own ring seals, the inner diameter of the hollow body, the first annular valve and the hollow mandrel passing through the working fluid chamber to the chamber formed by the first piston with the first seal on the side of the first the edges of the hollow mandrel, the inner diameter of the hollow body, the first annular valve and the hollow mandrel passing through the chamber of the working fluid, and the second valve device is installed in the second annular valve in such a way that restricts the flow of working fluid from the chamber formed by the central piston provided with its own ring seals, the inner diameter of the hollow body, the second annular valve and the hollow mandrel passing through the working fluid chamber into the chamber formed by the second piston with the second seal from the side of the second edge of the hollow mandrel, the inner diameter of the hollow body, the second annular valve and the hollow mandrel passing through the chamber of the working fluid.

Диаметры первого и второго поршней, первого и второго кольцевых клапанов, а также выдвижной части полой оправки, контактирующей с вторым уплотнителем трубчатого корпуса со стороны второго края, выполнены равными диаметру центрального поршня, при этом диаметры двух поясов полой оправки, сопряженных с пояском увеличенного диаметра полой оправки и расположенных между центральным поршнем и первым поршнем с первым уплотнителем, выполнены равными диаметрам двух поясов полой оправки, сопряженных с пояском увеличенного диаметра полой оправки и расположенных между центральным поршнем и вторым поршнем с вторым уплотнителем.The diameters of the first and second pistons, the first and second annular valves, as well as the sliding part of the hollow mandrel in contact with the second seal of the tubular body from the side of the second edge, are equal to the diameter of the central piston, while the diameters of the two hollow mandrel belts paired with a larger hollow diameter girdle mandrels and located between the central piston and the first piston with the first seal, made equal to the diameters of the two belts of the hollow mandrel, paired with a belt of increased diameter hollow mandrel and located between the central piston and the second piston to the second seal.

Собственные кольцевые уплотнители центрального поршня полой оправки выполнены в виде двух противоположно направленных кольцевых модулей, каждый из которых ограничивает течение жидкости в одном направлении, а оба кольцевых модуля ограничивают течение жидкости в полость между кольцевыми модулями, по существу, каждый кольцевой модуль выполнен в форме V-образного кольцевого элемента из эластомера и кольца круглого поперечного сечения, которое установлено в V-образной полости V-образного кольцевого элемента из эластомера.Own ring seals of the central piston of the hollow mandrel are made in the form of two oppositely directed ring modules, each of which limits the fluid flow in one direction, and both ring modules restrict the fluid flow into the cavity between the ring modules, essentially, each ring module is made in the form of V- a shaped annular element of elastomer and a ring of circular cross section, which is installed in a V-shaped cavity of a V-shaped annular element of elastomer.

Части полого корпуса скреплены между собой резьбовыми соединениями, в каждом из которых размещен кольцевой уплотнитель из эластомера, установленный в кольцевой канавке перед входным витком наружной резьбы.The parts of the hollow body are fastened to each other by threaded connections, in each of which there is an annular elastomeric seal installed in the annular groove in front of the input turn of the external thread.

Между торцами шлицов на наружной поверхности полой оправки и направленным к шлицам ударником полой оправки размещено ударное кольцо.A shock ring is placed between the ends of the slots on the outer surface of the hollow mandrel and the striker of the hollow mandrel directed to the slots.

Выполнение гидравлического бурильного яса таким образом, что содержит центральный поршень, снабженный собственными кольцевыми уплотнителями, при этом центральный поршень образован кольцевым буртом увеличенного диаметра полой оправки и размещен в камере рабочей жидкости, образованной внутренним диаметром полого корпуса, первым и вторым кольцевыми клапанами и полой оправкой, проходящей через камеру рабочей жидкости, первое клапанное устройство установлено в первом кольцевом клапане таким образом, что ограничивает течение рабочей жидкости из камеры, образованной центральным поршнем, снабженным собственными кольцевыми уплотнителями, внутренним диаметром полого корпуса, первым кольцевым клапаном и полой оправкой, проходящей через камеру рабочей жидкости, в камеру, образованную первым поршнем с первым уплотнителем со стороны первого края полой оправки, внутренним диаметром полого корпуса, первым кольцевым клапаном и полой оправкой, проходящей через камеру рабочей жидкости, а второе клапанное устройство установлено во втором кольцевом клапане таким образом, что ограничивает течение рабочей жидкости из камеры, образованной центральным поршнем, снабженным собственными кольцевыми уплотнителями, внутренним диаметром полого корпуса, вторым кольцевым клапаном и полой оправкой, проходящей через камеру рабочей жидкости, в камеру, образованную вторым поршнем с вторым уплотнителем со стороны второго края полой оправки, внутренним диаметром полого корпуса, вторым кольцевым клапаном и полой оправкой, проходящей через камеру рабочей жидкости, повышает надежность и ресурс, обеспечивает сверхвысокую ударную мощность в стволе скважины при оптимальном соотношении между ударной нагрузкой и ударным импульсом, воздействующими вверх и вниз на место прихвата колонны, а также предотвращает неожиданную активизацию и самопроизвольное нанесение ударов гидравлического яса при ударах вниз за счет повышения точности времени "запаздывания", создаваемого гидравликой, и уменьшения потерь давления при мгновенном сбросе давления рабочей жидкости, которая в камере рабочей жидкости находится под давлением, например, 130÷160 МПа.The implementation of the hydraulic drill jar in such a way that it contains a Central piston equipped with its own ring seals, while the Central piston is formed by an annular collar of increased diameter of the hollow mandrel and placed in the chamber of the working fluid formed by the inner diameter of the hollow body, the first and second annular valves and hollow mandrel, passing through the chamber of the working fluid, the first valve device is installed in the first annular valve in such a way that limits the flow of working fluid bones from the chamber formed by the central piston, equipped with its own ring seals, the inner diameter of the hollow body, the first annular valve and the hollow mandrel passing through the chamber of the working fluid, into the chamber formed by the first piston with the first seal on the side of the first edge of the hollow mandrel, the inner diameter of the hollow body, the first annular valve and a hollow mandrel passing through the chamber of the working fluid, and the second valve device is installed in the second annular valve in such a way that the flow of working fluid from the chamber formed by the central piston equipped with its own ring seals, the inner diameter of the hollow body, the second annular valve and the hollow mandrel passing through the working fluid chamber into the chamber formed by the second piston with the second seal on the side of the second edge of the hollow mandrel, the inner diameter of the hollow body, the second annular valve and the hollow mandrel passing through the chamber of the working fluid increases reliability and service life, provides ultra-high impact power in the wellbore at the optimal ratio between the shock load and the shock pulse acting up and down on the sticking point of the string, and also prevents unexpected activation and spontaneous striking of the hydraulic jar when striking downward by improving the accuracy of the “retardation” time created by hydraulics, and reducing pressure losses during instantaneous pressure relief of the working fluid, which is under pressure in the working fluid chamber, for example, 130-160 MPa.

Повышение ресурса и надежности гидравлического бурильного яса обеспечивается за счет упрощения конструкции (устранения механизма подпружиненной защелки), а также за счет того, что содержит центральный поршень, снабженный собственными кольцевыми уплотнителями, при этом центральный поршень образован кольцевым буртом увеличенного диаметра полой оправки и размещен в камере для рабочей жидкости, образованной внутренним диаметром полого корпуса, первым и вторым кольцевыми клапанами и полой оправкой, проходящей через камеру рабочей жидкости, вследствие этого первый уплотнитель первого поршня со стороны первого края оправки и второй уплотнитель второго поршня со стороны второго края оправки, находящиеся на границе раздела "масло-масло", не подвергаются высокому давлению, например, 130÷160 МПа, а движутся телескопически внутри трубчатого корпуса при более низком давлении, например, 25÷40 МПа (после сброса высокого давления из камеры рабочей жидкости) в смежных (демпферных) камерах для жидкости, по существу, в камере, образованной первым поршнем с первым уплотнителем со стороны первого края полой оправки, а также в камере, образованной вторым поршнем с вторым уплотнителем со стороны второго края полой оправки.Increasing the resource and reliability of the hydraulic drill jar is ensured by simplifying the design (eliminating the mechanism of the spring-loaded latch), and also due to the fact that it contains a central piston equipped with its own ring seals, while the central piston is formed by an annular collar of an increased diameter of the hollow mandrel and placed in the chamber for the working fluid formed by the inner diameter of the hollow body, the first and second annular valves and the hollow mandrel passing through the chamber of the working fluid due to this, the first seal of the first piston on the side of the first edge of the mandrel and the second seal of the second piston on the side of the second edge of the mandrel, located at the oil-oil interface, are not subjected to high pressure, for example, 130-160 MPa, but move telescopically inside a tubular body at a lower pressure, for example, 25–40 MPa (after the high pressure has been released from the working fluid chamber) in adjacent (damping) fluid chambers, essentially in the chamber formed by the first piston with the first seal on the ne side the first edge of the hollow mandrel, as well as in the chamber formed by the second piston with the second seal on the side of the second edge of the hollow mandrel.

При разрушении (потере герметичности) собственных кольцевых уплотнителей, установленных в центральном поршне, который образован кольцевым буртом увеличенного диаметра полой оправки и размещен в камере рабочей жидкости, образованной внутренним диаметром полого корпуса, первым и вторым кольцевыми клапанами и полой оправкой, проходящей через камеру рабочей жидкости, гидравлический бурильный яс обеспечивает продолжение работы, при этом высокое давление масла, например, 130÷160 МПа, будет создаваться внутри трубчатого корпуса другими частями полой оправки: телескопическим движением первого поршня с первым уплотнителем со стороны первого края полой оправки, а также телескопическим движением второго поршня с вторым уплотнителем со стороны второго края полой оправки.Upon destruction (loss of tightness) of own ring seals installed in the central piston, which is formed by an annular collar of increased diameter of the hollow mandrel and is placed in the working fluid chamber formed by the inner diameter of the hollow body, the first and second annular valves and the hollow mandrel passing through the working fluid chamber , hydraulic drill jar ensures continued operation, while high oil pressure, for example, 130 ÷ 160 MPa, will be created inside the tubular body by other parts and a hollow mandrel: a telescopic movement of the first piston seal with the first side of the first edge of the hollow mandrel, and the telescopic motion of the second piston seal with the second side of the second edge of the hollow mandrel.

Выполнение гидравлического бурильного яса таким образом, что диаметры первого и второго поршней, первого и второго кольцевых клапанов, а также выдвижной части полой оправки, контактирующей с вторым уплотнителем трубчатого корпуса со стороны второго края, выполнены равными диаметру центрального поршня, при этом диаметры двух поясов полой оправки, сопряженных с пояском увеличенного диаметра полой оправки и расположенных между центральным поршнем и первым поршнем с первым уплотнителем, выполнены равными диаметрам двух поясов полой оправки, сопряженных с пояском увеличенного диаметра полой оправки и расположенных между центральным поршнем и вторым поршнем с вторым уплотнителем, предотвращает нагрев рабочей жидкости, обусловленный изменением циркуляции объема жидкости, повышает эффективность уплотнений при высоком давлении, например, 130÷160 МПа, предотвращает загрязнение буровым раствором и металлическими частицами (сколами и разрушениями хромового покрытия) рабочей жидкости, а также улучшает гидродинамическое центрирование полой оправки в трубчатом корпусе, предотвращает перекосы и прихваты в поверхностях скольжения, обусловленные циклическими изгибными напряжениями трубчатого корпуса при вращении изогнутой колонны бурильных труб в скважине при роторном бурении.The implementation of the hydraulic drill jar in such a way that the diameters of the first and second pistons, the first and second annular valves, as well as the sliding part of the hollow mandrel in contact with the second seal of the tubular body from the second edge, are equal to the diameter of the central piston, while the diameters of the two hollow belts mandrels associated with a belt of increased diameter of the hollow mandrel and located between the central piston and the first piston with the first seal, are made equal to the diameters of the two hollow ki coupled with a girdle of an increased diameter of a hollow mandrel and located between the central piston and the second piston with a second sealant prevents the heating of the working fluid due to a change in the circulation of the fluid volume, increases the efficiency of the seals at high pressure, for example, 130-160 MPa, prevents mud contamination and metal particles (chips and destruction of the chrome coating) of the working fluid, and also improves the hydrodynamic centering of the hollow mandrel in the tubular body, preventing raschaet distortions and tacks in sliding surfaces due to cyclical bending stresses during rotation of the tubular body bent drill string in the borehole with a rotary drilling.

Выполнение гидравлического бурильного яса таким образом, что собственные кольцевые уплотнители центрального поршня полой оправки выполнены в виде двух противоположно направленных кольцевых модулей, каждый из которых ограничивает течение жидкости в одном направлении, а оба кольцевых модуля ограничивают течение жидкости в полость между кольцевыми модулями, по существу, каждый кольцевой модуль выполнен в форме V-образного кольцевого элемента из эластомера и кольца круглого поперечного сечения, которое установлено в V-образной полости V-образного кольцевого элемента из эластомера, обеспечивает продолжение работы при разрушении (потере герметичности) собственных кольцевых уплотнителей, установленных в центральном поршне, который образован кольцевым буртом увеличенного диаметра полой оправки и размещен в камере рабочей жидкости, образованной внутренним диаметром полого корпуса, первым и вторым кольцевыми клапанами и полой оправкой, проходящей через камеру рабочей жидкости, при этом высокое давление масла, например, 130÷160 МПа, будет создаваться внутри трубчатого корпуса другими частями полой оправки: телескопическим движением первого поршня с первым уплотнителем со стороны первого края полой оправки, а также телескопическим движением второго поршня с вторым уплотнителем со стороны второго края полой оправки.The implementation of the hydraulic drill jar in such a way that its own ring seals of the Central piston of the hollow mandrel is made in the form of two oppositely directed ring modules, each of which limits the fluid flow in one direction, and both ring modules restrict the fluid flow into the cavity between the ring modules, essentially each ring module is made in the form of a V-shaped ring element of elastomer and a ring of circular cross section, which is installed in the V-shaped cavity V- shaped ring element made of elastomer, provides continued operation during the destruction (loss of tightness) of its own ring seals installed in the Central piston, which is formed by an annular collar of increased diameter hollow mandrel and placed in the chamber of the working fluid formed by the inner diameter of the hollow body, the first and second ring valves and a hollow mandrel passing through the chamber of the working fluid, while high oil pressure, for example, 130 ÷ 160 MPa, will be created inside the tubular body and other parts of the hollow mandrel: a telescopic movement of the first piston seal with the first side of the first edge of the hollow mandrel, and the telescopic motion of the second piston seal with the second side of the second edge of the hollow mandrel.

Выполнение гидравлического бурильного яса таким образом, что части полого корпуса скреплены между собой резьбовыми соединениями, в каждом из которых размещен кольцевой уплотнитель из эластомера, установленный в кольцевой канавке перед входным витком наружной резьбы, предотвращает разрушение "размыв изнутри" резьбовых соединений буровым раствором, содержащим твердые абразивные частицы, например, до 2% песка с размерами 0,15÷0,95 мм и до 5% нефтепродуктов полимер-глинистого бурового раствора плотностью 1,16÷1,26 г/см³, прокачиваемым внутри полой оправки при гидростатическом давлении, например, 25÷40 МПа.The implementation of the hydraulic drill jar in such a way that the parts of the hollow body are fastened to each other by threaded joints, each of which contains an annular elastomer seal installed in the annular groove in front of the input turn of the external thread, prevents the threaded joints from being destroyed by “drilling out” the drilling fluid containing solid abrasive particles, for example, up to 2% of sand with dimensions of 0.15 ÷ 0.95 mm and up to 5% of petroleum products of polymer-clay drilling mud with a density of 1.16 ÷ 1.26 g / cm ³ pumped inside the polo mandrel at hydrostatic pressure, for example, 25 ÷ 40 MPa.

Выполнение гидравлического бурильного яса таким образом, что между торцами шлицов на наружной поверхности полой оправки и направленным к шлицам ударником полой оправки размещено ударное кольцо, дополнительно повышает точность контролируемой нагрузки, направленной вверх с определенным ударным импульсом, предотвращает наклеп и разрушение ударных торцов на шлицах полой оправки.Performing a hydraulic drill jar in such a way that a shock ring is placed between the ends of the slots on the outer surface of the hollow mandrel and the striker of the hollow mandrel directed to the slots, additionally increases the accuracy of the controlled load directed upward with a specific shock impulse, prevents the hardening and destruction of the shock ends on the slots of the hollow mandrel .

Ниже представлен лучший вариант гидравлического бурильного яса двухстороннего действия для освобождения от прихвата колонны бурильных труб в наклонно направленной скважине с отметкой 2200 метров, имеющей горизонтальный участок длиной 450 метров.Below is the best option for a double-acting hydraulic drill jar to free from sticking of a drill pipe string in a directional well with a mark of 2200 meters, having a horizontal section 450 meters long.

На фиг.1 изображен гидравлический бурильный яс двухстороннего действия в разрезе, верхняя, средняя и нижняя части трубчатого корпуса, а также полая оправка, телескопически соединенная с трубчатым корпусом.Figure 1 shows a double-acting hydraulic drill jar in section, the upper, middle and lower parts of the tubular body, as well as a hollow mandrel telescopically connected to the tubular body.

На фиг.2 изображен элемент I на фиг.1 трубчатого корпуса и телескопически соединенного с ним первого поршня с первым уплотнителем, скрепленного резьбой с верхней частью полой оправки.Figure 2 shows the element I in figure 1 of the tubular body and the first piston telescopically connected with it with the first seal, fastened with thread to the upper part of the hollow mandrel.

На фиг.3 изображен элемент II на фиг.1 первого кольцевого клапана с установленным в нем первым клапанным устройством, которое ограничивает (перекрывает) течение рабочей жидкости в одну сторону (вверх), внутренняя поверхность кольцевого клапана плотно контактирует с пояском увеличенного диаметра полой оправки.Figure 3 shows element II in figure 1 of the first annular valve with a first valve device installed in it, which restricts (blocks) the flow of the working fluid in one direction (up), the inner surface of the annular valve is in tight contact with the belt of increased diameter of the hollow mandrel.

На фиг.4 изображен элемент III на фиг.1 центрального поршня, образованного кольцевым буртом увеличенного диаметра полой оправки, снабженного собственными кольцевыми уплотнителями и размещенного в камере рабочей жидкости.In Fig. 4, element III is shown in Fig. 1 of a central piston formed by an annular collar of an increased diameter of a hollow mandrel equipped with its own annular seals and placed in the working fluid chamber.

На фиг.5 изображен элемент IV на фиг.4 центрального поршня, снабженного собственными кольцевыми уплотнителями.Figure 5 shows element IV in figure 4 of a central piston provided with its own ring seals.

На фиг.6 изображен элемент V на фиг.1 второго кольцевого клапана с установленным в нем вторым клапанным устройством, которое ограничивает (перекрывает) течение рабочей жидкости в противоположном направлении (вниз) относительно первого клапанного устройства, расположенного в первом кольцевом клапане, внутренняя поверхность кольцевого клапана плотно контактирует с пояском увеличенного диаметра полой оправки.Figure 6 shows the element V in figure 1 of the second annular valve with a second valve device installed therein, which restricts (blocks) the flow of the working fluid in the opposite direction (down) relative to the first valve device located in the first annular valve, the inner surface of the annular valve tightly in contact with the belt of increased diameter of the hollow mandrel.

На фиг.7 изображен элемент VI на фиг.1 трубчатого корпуса и второго поршня с вторым уплотнителем, скрепленного резьбой с полой оправкой, между торцами шлицов на наружной поверхности полой оправки и направленным к шлицам ударником полой оправки размещено ударное кольцо.In Fig. 7, element VI is shown in Fig. 1 of a tubular body and a second piston with a second seal fastened by a thread with a hollow mandrel, an impact ring is placed between the ends of the splines on the outer surface of the hollow mandrel and the striker of the hollow mandrel directed to the splines.

На фиг.8 изображен элемент VII на фиг.1 уплотнителя в нижней части трубчатого корпуса для полой оправки.On Fig depicted element VII in figure 1 of the seal in the lower part of the tubular body for a hollow mandrel.

Гидравлический бурильный яс двухстороннего действия состоит из трубчатого корпуса 1 и полой оправки 2, телескопически соединенных между собой, при этом трубчатый корпус 1 выполнен из частей 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, содержит резьбу 10 со стороны первого края 11, в средней части 8 трубчатого корпуса 1 содержит внутренний выступ-наковальню 12, в средней части 6 трубчатого корпуса 1 содержит внутренний выступ-наковальню 13, а со стороны второго края 14 содержит шлицы 15 на внутренней поверхности, на части 8 трубчатого корпуса 1, а также содержит уплотнитель 16 в части 9 трубчатого корпуса 1, при этом поз.17 - переводник для свинчивания с резьбой 10 части 3 трубчатого корпуса 1, предназначенный для соединения с нижней частью верхней колонны бурильных труб, показано на фиг.1.A double-acting hydraulic drill jar consists of a tubular body 1 and a hollow mandrel 2 telescopically connected to each other, while the tubular body 1 is made of parts 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, contains a thread 10 from the side of the first edge 11 , in the middle part 8 of the tubular body 1 contains an inner protrusion-anvil 12, in the middle part 6 of the tubular body 1 contains an inner protrusion-anvil 13, and from the side of the second edge 14 contains slots 15 on the inner surface, on the part 8 of the tubular body 1, and also contains seal 16 in part 9 of the tubular body 1, with pos. 17 - sub for screwing with thread 10 of part 3 of the tubular body 1, designed to connect with the lower part of the upper string of drill pipes, shown in figure 1.

Полая оправка 2 выполнена из частей 18, 19, 20, содержит со стороны первого края 11 трубчатого корпуса 1 первый поршень 21 с первым уплотнителем 22, ударники 23, 24, размещенные на части 19 полой оправки 2 между внутренним выступом-наковальней 12 части 8 трубчатого корпуса 1 и внутренним выступом-наковальней 13 части 6 трубчатого корпуса 1, с второго края 14 трубчатого корпуса 1 содержит второй поршень 25 с вторым уплотнителем 26, образующие камеру 27, заполненную рабочей жидкостью 28, например трансмиссионным маслом SAE W80-140, резьбовой хвостовик 29 и шлицы 30 на наружной поверхности части 20 полой оправки 2, показано на фиг.1.Hollow mandrel 2 is made of parts 18, 19, 20, contains on the side of the first edge 11 of the tubular body 1 a first piston 21 with a first seal 22, hammers 23, 24 located on part 19 of hollow mandrel 2 between the inner protrusion-anvil 12 of part 8 of the tubular the housing 1 and the inner protrusion-anvil 13 of part 6 of the tubular body 1, from the second edge 14 of the tubular body 1 contains a second piston 25 with a second seal 26, forming a chamber 27 filled with a working fluid 28, for example, SAE W80-140 gear oil, threaded shank 29 and slots 30 on the bunk the surface of the part 20 of the hollow mandrel 2, shown in figure 1.

Гидравлический бурильный яс содержит два ограничивающих механизма 31 и 32 сообщения жидкости 28 с камерой 27 для жидкости 28, показано на фиг.1, 3, 6.The hydraulic drill jar contains two limiting mechanisms 31 and 32 for the fluid 28 to communicate with the fluid chamber 27, shown in FIGS. 1, 3, 6.

Ограничивающий механизм 31 сообщения жидкости 28 с камерой 27 для жидкости 28 выполнен в виде пояска 33 увеличенного диаметра части 18 полой оправки 2, а также первого кольцевого клапана 34, который установлен в камере 27 рабочей жидкости 28 с частью 18 полой оправки 2, проходящей через внутреннюю полость, по существу, через камеру 27 рабочей жидкости 28, при этом внутренняя поверхность 35 первого кольцевого клапана 34 плотно контактирует с соответствующим пояском 33 увеличенного диаметра части 18 полой оправки 2, в первом кольцевом клапане 34 установлено первое клапанное устройство 36, ограничивающее течение рабочей жидкости 28 в одном направлении, по стрелке 37, показано на фиг.3.The limiting mechanism 31 for communicating the fluid 28 with the fluid chamber 27 is made in the form of a belt 33 of an increased diameter of the part 18 of the hollow mandrel 2, as well as the first annular valve 34, which is installed in the chamber 27 of the working fluid 28 with the part 18 of the hollow mandrel 2 passing through the inner the cavity, essentially, through the chamber 27 of the working fluid 28, while the inner surface 35 of the first annular valve 34 is in tight contact with the corresponding girdle 33 of the increased diameter of the part 18 of the hollow mandrel 2, in the first annular valve 34 is installed the first valve device 36 restricting the flow of the working fluid 28 in one direction, along arrow 37, is shown in FIG.

Торец 38 первого кольцевого клапана 34 плотно контактирует с торцом 39 части 4 трубчатого корпуса 1, показано на фиг.3.The end face 38 of the first annular valve 34 is in close contact with the end face 39 of part 4 of the tubular body 1, shown in Fig.3.

Когда торец 38 первого кольцевого клапана 34 не прижат давлением рабочей жидкости 28 к торцу 39 части 4 трубчатого корпуса 1, рабочая жидкость 28 может перетекать (при обратном ходе) через циркуляционные отверстия 40 кольцевого клапана 34 для быстрого выравнивания давлений жидкости 28 с разных сторон кольцевого клапана 34, показано на фиг.3.When the end face 38 of the first annular valve 34 is not pressed by the pressure of the working fluid 28 to the end 39 of the part 4 of the tubular body 1, the working fluid 28 can flow (with a reverse stroke) through the circulation holes 40 of the annular valve 34 to quickly equalize the pressure of the fluid 28 from different sides of the annular valve 34, shown in FIG. 3.

Ограничивающий механизм 32 сообщения жидкости 28 с камерой 27 для жидкости 28 выполнен в противоположном направлении (зеркально) относительно ограничивающего механизма 31 сообщения рабочей жидкости 28 с камерой 27 для жидкости 28, по существу, в виде пояска 41 увеличенного диаметра части 19 полой оправки 2, а также второго кольцевого клапана 42, который установлен в камере 27 рабочей жидкости 28 с частью 19 полой оправки 2, проходящей через внутреннюю полость, по существу, через камеру 27 рабочей жидкости 28, при этом внутренняя поверхность 43 второго кольцевого клапана 42 плотно контактирует с соответствующим пояском 41 увеличенного диаметра части 19 полой оправки 2, во втором кольцевом клапане 42 установлено (зеркально клапанному устройству 36) второе клапанное устройство 44, ограничивающее течение жидкости 28 в одном направлении, по стрелке 45, показано на фиг.6.The limiting mechanism 32 for communicating the liquid 28 with the fluid chamber 27 for the fluid 28 is made in the opposite direction (mirror) with respect to the limiting mechanism 31 for communicating the working fluid 28 with the fluid chamber 27 for the fluid 28, essentially in the form of a belt 41 with an increased diameter of the part 19 of the hollow mandrel 2, and also a second annular valve 42, which is installed in the chamber 27 of the working fluid 28 with part 19 of the hollow mandrel 2 passing through the inner cavity, essentially through the chamber 27 of the working fluid 28, while the inner surface 43 of the second ring of the valve 42 is in close contact with the corresponding girdle 41 of the increased diameter of the part 19 of the hollow mandrel 2, the second valve device 44 is installed in the second ring valve 42 (mirror valve device 36), restricting the flow of fluid 28 in one direction, along arrow 45, shown in FIG. 6.

Торец 46 второго кольцевого клапана 42 плотно контактирует с торцом 47 части 6 трубчатого корпуса 1, показано на фиг.6.The end face 46 of the second annular valve 42 is in close contact with the end face 47 of part 6 of the tubular body 1, shown in Fig.6.

Когда торец 46 второго кольцевого клапана 42 не прижат давлением рабочей жидкости 28 к торцу 47 части 6 трубчатого корпуса 1, рабочая жидкость 28 может перетекать (при обратном ходе) через циркуляционные отверстия 48 кольцевого клапана 42 для быстрого выравнивания давлений жидкости 28 с разных сторон кольцевого клапана 42, показано на фиг.6.When the end face 46 of the second annular valve 42 is not pressed by the pressure of the working fluid 28 to the end 47 of the part 6 of the tubular body 1, the working fluid 28 can flow (with a reverse stroke) through the circulation openings 48 of the annular valve 42 to quickly equalize the pressure of the fluid 28 from different sides of the annular valve 42 is shown in FIG. 6.

Первое клапанное устройство 36, расположенное в первом кольцевом клапане 34, ограничивает (перекрывает) течение рабочей жидкости 28 по стрелке 37 в противоположном направлении (зеркально) относительно течения жидкости 28 по стрелке 45 во втором клапанном устройстве 44, расположенном во втором кольцевом клапане 42, показано на фиг.3, 6.The first valve device 36, located in the first annular valve 34, restricts (blocks) the flow of the working fluid 28 in the direction of the arrow 37 in the opposite direction (mirror) relative to the flow of the fluid 28 in the direction of the arrow 45 in the second valve device 44 located in the second ring valve 42, shown figure 3, 6.

Гидравлический бурильный яс содержит центральный поршень 49, снабженный собственными кольцевыми уплотнителями 50, 51, при этом центральный поршень 49 образован кольцевым буртом 52 увеличенного диаметра части 18 полой оправки 2 и размещен в камере 27 рабочей жидкости 28, образованной внутренним диаметром 53 части 5 полого корпуса 1, первым кольцевым клапаном 34, вторым кольцевым клапаном 42 и скрепленными резьбой 54 частями 18, 19 полой оправки 2, проходящей через камеру 27 рабочей жидкости 28, показано на фиг.1, 3, 4, 6.The hydraulic drill jar contains a central piston 49 provided with its own ring seals 50, 51, while the central piston 49 is formed by an annular collar 52 of increased diameter of the part 18 of the hollow mandrel 2 and is placed in the chamber 27 of the working fluid 28 formed by the inner diameter 53 of the part 5 of the hollow body 1 , the first annular valve 34, the second annular valve 42 and fastened by the thread 54 of the parts 18, 19 of the hollow mandrel 2 passing through the chamber 27 of the working fluid 28, shown in figures 1, 3, 4, 6.

Первое клапанное устройство 36 установлено в первом кольцевом клапане 34 таким образом, что ограничивает течение рабочей жидкости 28 из камеры 27, образованной центральным поршнем 49, снабженным собственными кольцевыми уплотнителями 50, 51, внутренним диаметром 53 части 5 полого корпуса 1, первым кольцевым клапаном 34 и частями 18, 19 полой оправки 2, проходящей через камеру 27 рабочей жидкости 28, в демпферную камеру 55 рабочей жидкости 28, образованную первым поршнем 21 с первым уплотнителем 22 со стороны первого края 11 части 3 полого корпуса и полой оправки 2, внутренним диаметром 53 части 5 полого корпуса 1, первым кольцевым клапаном 34 и частью 18 полой оправки 2, проходящей через демпферную камеру 55 рабочей жидкости 28, показано на фиг.1, 3, 4.The first valve device 36 is installed in the first annular valve 34 in such a way that restricts the flow of the working fluid 28 from the chamber 27 formed by the central piston 49, provided with its own annular seals 50, 51, an inner diameter 53 of the part 5 of the hollow body 1, the first annular valve 34 and parts 18, 19 of the hollow mandrel 2 passing through the chamber 27 of the working fluid 28 into the damper chamber 55 of the working fluid 28 formed by the first piston 21 with the first seal 22 from the side of the first edge 11 of the part 3 of the hollow body and the hollow mandrel 2, the inner diameter 53 of the hollow portion 5 of the body 1, first valve 34 and the annular portion 18 of the hollow mandrel 2 passing through the damping chamber 55 of working fluid 28, shown in Figures 1, 3, 4.

Второе клапанное устройство 44 установлено во втором кольцевом клапане 42 таким образом, что ограничивает течение рабочей жидкости 28 из камеры 27, образованной центральным поршнем 49, снабженным собственными кольцевыми уплотнителями 50, 51, внутренним диаметром 53 части 5 полого корпуса 1, вторым кольцевым клапаном 42 и частями 18, 19 полой оправки 2, проходящей через камеру 27 рабочей жидкости 28, в демпферную камеру 56 рабочей жидкости 28, образованную вторым поршнем 25 с вторым уплотнителем 26 со стороны второго края 14 части 9 полого корпуса 1 и полой оправки 2, внутренним диаметром 53 части 5 полого корпуса 1, вторым кольцевым клапаном 42 и частью 19 полой оправки 2, проходящей через демпферную камеру 56 рабочей жидкости 28, показано на фиг.1, 4, 6.The second valve device 44 is installed in the second annular valve 42 in such a way that restricts the flow of the working fluid 28 from the chamber 27 formed by the central piston 49, provided with its own annular seals 50, 51, an inner diameter 53 of the part 5 of the hollow body 1, the second annular valve 42 and parts 18, 19 of the hollow mandrel 2 passing through the chamber 27 of the working fluid 28 into the damper chamber 56 of the working fluid 28 formed by the second piston 25 with the second seal 26 from the second edge 14 of the part 9 of the hollow body 1 and the hollow frame ki 2, inner diameter 53 of the hollow portion 5 of the body 1, the second ring 42 and the valve portion 19 of the hollow mandrel 2 passing through the damping chamber 56 of working fluid 28, shown in Figures 1, 4, 6.

Диаметр 57 первого поршня 21, диаметр 58 второго поршня 25, диаметр 59 первого кольцевого клапана 34, диаметр 60 второго кольцевого клапана 42, а также диаметр 61 выдвижной (плунжерной) части 20 полой оправки 2, контактирующей с вторым уплотнителем 16 части 9 трубчатого корпуса 1 со стороны второго края 14 трубчатого корпуса 1, выполнены равными диаметру 62 центрального поршня 49, показано на фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6.The diameter 57 of the first piston 21, the diameter 58 of the second piston 25, the diameter 59 of the first annular valve 34, the diameter 60 of the second annular valve 42, and the diameter 61 of the extendable (plunger) part 20 of the hollow mandrel 2 in contact with the second seal 16 of the part 9 of the tubular body 1 from the side of the second edge 14 of the tubular body 1, made equal to the diameter 62 of the Central piston 49, shown in figures 1, 2, 3, 4, 5, 6.

При этом диаметры 63, 64 двух поясов 65, 66 части 18 полой оправки 2, сопряженных с пояском 33 увеличенного диаметра части 18 полой оправки 2 и расположенных между центральным поршнем 49 и первым поршнем 21 с первым уплотнителем 22, выполнены равными диаметрам 67, 68 двух поясов 69, 70 части 19 полой оправки 2, сопряженных с пояском 41 увеличенного диаметра части 19 полой оправки 2 и расположенных между центральным поршнем 49 и вторым поршнем 25 с вторым уплотнителем 26, показано на фиг.1, 2, 3, 4, 6.The diameters 63, 64 of the two belts 65, 66 of the part 18 of the hollow mandrel 2, paired with the belt 33 of the increased diameter of the part 18 of the hollow mandrel 2 and located between the central piston 49 and the first piston 21 with the first seal 22, are made equal to the diameters 67, 68 of two belts 69, 70 of the part 19 of the hollow mandrel 2, paired with the belt 41 of an increased diameter of the part 19 of the hollow mandrel 2 and located between the central piston 49 and the second piston 25 with the second seal 26, is shown in figures 1, 2, 3, 4, 6.

Собственные кольцевые уплотнители 50, 51 центрального поршня 49 полой оправки 2 выполнены в виде двух противоположно направленных кольцевых модулей 71, каждый из которых ограничивает течение рабочей жидкости 28 в одном направлении, а оба кольцевых модуля 71 ограничивают течение рабочей жидкости 28 в полость 72 между кольцевыми модулями 71, по существу, каждый кольцевой модуль 71 выполнен в форме V-образного кольцевого элемента 73 из эластомера и кольца 74 круглого поперечного сечения, которое установлено в V-образной полости V-образного кольцевого элемента 73 из эластомера, при этом поз.75 - опорное кольцо, показано на фиг.1, 4, 5.Own ring seals 50, 51 of the central piston 49 of the hollow mandrel 2 are made in the form of two oppositely directed ring modules 71, each of which restricts the flow of working fluid 28 in one direction, and both ring modules 71 limit the flow of working fluid 28 into the cavity 72 between the ring modules 71, essentially each annular module 71 is in the form of a V-shaped annular element 73 of elastomer and a ring 74 of circular cross section, which is installed in the V-shaped cavity of the V-shaped annular electric ment 73 of elastomer, wherein poz.75 - support ring shown in Figures 1, 4, 5.

Части 3 и 4, 4 и 5, 5 и 6, 6 и 7, 7 и 8, 8 и 9 трубчатого корпуса 1 скреплены между собой резьбовыми соединениями, соответственно 76, 77, 78, 79, 80, 81, в каждом из которых размещен кольцевой уплотнитель 82 из эластомера, установленный в кольцевой канавке 83 перед входным витком 84 наружной резьбы, показано на фиг.1, 3, 6.Parts 3 and 4, 4 and 5, 5 and 6, 6 and 7, 7 and 8, 8 and 9 of the tubular body 1 are fastened to each other by threaded connections, respectively 76, 77, 78, 79, 80, 81, in each of which an annular seal 82 of elastomer is placed, which is installed in the annular groove 83 in front of the inlet 84 of the external thread, shown in figures 1, 3, 6.

Между торцами 85 шлицов 30 на наружной поверхности части 20 полой оправки 2 и направленным к шлицам 30 ударником 23 части 19 полой оправки 2 размещено ударное кольцо 86, показано на фиг.1, 7.Between the ends 85 of the slots 30 on the outer surface of the part 20 of the hollow mandrel 2 and directed to the slots 30 by the striker 23 of the part 19 of the hollow mandrel 2 there is a shock ring 86, shown in figures 1, 7.

Кроме того, на фиг.1, 2, 3, 4 показано: поз.87 - резьбовые пробки для заливки рабочей жидкости 28 в камеру 27 рабочей жидкости 28, а также в демпферную камеру 55 рабочей жидкости 28, а также в демпферную камеру 56 рабочей жидкости 28, показано на фиг.1, 3, 6, 7, 8.In addition, in figures 1, 2, 3, 4 it is shown: pos. 87 - threaded plugs for pouring the working fluid 28 into the chamber 27 of the working fluid 28, as well as into the damper chamber 55 of the working fluid 28, as well as into the damper chamber 56 of the working fluid fluid 28, shown in figures 1, 3, 6, 7, 8.

При этом поз.88 на фиг.1 - направление потока бурового раствора внутри переводника 17, трубчатого корпуса 1 и полой оправки 2.At the same time, item 88 in figure 1 - the direction of flow of the drilling fluid inside the sub 17, the tubular body 1 and the hollow mandrel 2.

Камеры 27 для рабочей жидкости 28, а также демпферные камеры 55, 56 для рабочей жидкости 28 через резьбовые отверстия под пробки 87 заполняют рабочей жидкостью 28 (трансмиссионным маслом SAE W80-140), производят прокачку рабочей жидкости 28 для удаления воздуха, затем производят затяжку пробок 87.Chambers 27 for working fluid 28, as well as damper chambers 55, 56 for working fluid 28 are filled with working fluid 28 through threaded holes for plugs 87 (transmission oil SAE W80-140), pumped working fluid 28 to remove air, then tighten the plugs 87.

Определяют лучшее положение яса в компоновке низа бурильной колонны, при этом учитывают технологические факторы, например ожидаемый тип прихвата (за счет перепада давления или механический), траекторию и угол наклона ствола скважины, конфигурацию забойной компоновки, давление насоса, коэффициент плавучести бурового раствора, величину предельной нагрузки на долото, допустимое усилие натяжения бурильной колонны, предел прочности бурильной трубы.The best position of the jar is determined in the layout of the bottom of the drill string, while taking into account technological factors, for example, the expected type of sticking (due to differential pressure or mechanical), the trajectory and angle of inclination of the borehole, the configuration of the bottomhole assembly, the pump pressure, the buoyancy coefficient of the drilling fluid, the limit value load on the bit, the allowable tensile force of the drill string, the tensile strength of the drill pipe.

Гидравлический бурильный яс соединяют резьбой 10 части 3 корпуса 1 с переводником 17 и низом верхней части упругой бурильной колонны, применяемой при бурении нефтяной скважины, а резьбовым хвостовиком 29 оправки 2 соединяют с верхом нижней части колонны бурильных труб, которая располагается ниже яса. Гидростатическое давление бурового раствора внутри полой оправки 2 и трубчатого корпуса 1, подаваемого от устья скважины к долоту в направлении 88, при бурении героторным винтовым гидравлическим двигателем (с роторным вращением колонны бурильных труб) составляет 25÷40 МПа.A hydraulic drill jar is connected by a thread 10 of part 3 of the housing 1 to a sub 17 and the bottom of the upper part of the elastic drill string used for drilling an oil well, and the threaded shank 29 of the mandrel 2 is connected to the top of the lower part of the drill pipe 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 bit in direction 88, while drilling with a gerotor screw hydraulic motor (with rotary rotation of the drill pipe string) is 25–40 MPa.

Гидравлический бурильный яс работает от движения бурильной колонны в направлении вверх или вниз. Величина ударной силы, направленной вверх, прямо пропорциональна прилагаемому усилию натяжения.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.

Движение яса на начальной стадии сдерживается гидравлической парой: полая оправка 2 - центральный поршень 49, снабженный собственными кольцевыми уплотнителями 50, 51, - ограничивающий механизм 32 сообщения жидкости 28 с камерой 27 для жидкости 28, который выполнен в виде пояска 41 увеличенного диаметра части 19 полой оправки 2, а также второго кольцевого клапана 42, который установлен в камере 27 рабочей жидкости 28 с частью 19 полой оправки 2, проходящей через внутреннюю полость, по существу, через камеру 27 рабочей жидкости 28, и поддерживается до тех пор, пока в бурильной колонне не будут созданы требуемые растягивающие напряжения. Стадия свободного перемещения деталей внутри яса предназначена для релаксации напряжений, по существу, для резкого снятия части растягивающих напряжений, накопленных в натянутой колонне бурильных труб.The movement of the jar at the initial stage is restrained by a hydraulic pair: a hollow mandrel 2 - a central piston 49, equipped with its own ring seals 50, 51, - a limiting mechanism 32 for communicating the fluid 28 with the fluid chamber 27, which is made in the form of a belt 41 with an increased diameter of the hollow part 19 the mandrel 2, as well as the second annular valve 42, which is installed in the chamber 27 of the working fluid 28 with part 19 of the hollow mandrel 2 passing through the internal cavity essentially through the chamber 27 of the working fluid 28, and is maintained until eye in the drill string will not create the required tensile stress. The stage of free movement of parts inside the jar is intended for stress relaxation, essentially, for abrupt relieving of a portion of the tensile stresses accumulated in the tensioned drill pipe string.

Такое снятие напряжений колонны бурильных труб используют для ускорения утяжеленных бурильных труб и (или) всей массы бурильной колонны и создания ударного импульса в глубине скважины в пределах ударной секции гидравлического бурильного яса.Such stress relief of the drill pipe string is used to accelerate the weighted drill pipe and (or) the entire mass of the drill string and create a shock pulse in the depth of the borehole within the shock section of the hydraulic drill string.

Обычно для сосредоточения большой массы непосредственно над ясами, т.е. там, где достигается максимальная скорость при высвобождении яса или завершении стадии его свободного перемещения, используют утяжеленные бурильные трубы (УБТ).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 (UBT) are used.

Волна напряжения в колонне бурильных труб возникает в результате резкой остановки движущейся массы муфт и УБТ, при этом кинетическая энергия переходит в энергию напряженного состояния. Волна напряжения одновременно движется вверх к муфтам и УБТ 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 УБТ. 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 the drill string occurs as a result of a sudden stop of the moving mass of couplings and drill collars, while the kinetic energy is transferred to the stress state energy. The voltage wave simultaneously moves up to the couplings and the drill collar 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 collar. Then it will be reflected down. The tension wave, which 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. Usually, the greater the shock impulse applied to the sticking point, the lower the shock load. In this case, the stronger the dynamic impact, the smaller the shock pulse. Both stroke and momentum are needed.

Для мгновенного высвобождения 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.An instant release of the tack requires a certain impact force. At a time when the impact force exceeds the tack force, the impact impulse 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 гидромеханического яса - над переходной зоной, однако яс можно опустить и ниже переходной зоны.The optimal location of the hydromechanical jar is above the transition zone, however, the jar can be lowered below the transition zone.

Гидравлический бурильный яс спускают в скважину с таким количеством УБТ, которое обеспечивает необходимую нагрузку на долото и обеспечивает расположение яса над переходной зоной.A hydraulic drill jar is lowered into the well with such a quantity of drill collar that provides the necessary load on the bit and ensures the location of the jar above the transition zone.

Нагрузку на долото подбирают, добавляя или удаляя УБТ под гидравлическим бурильным 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 drill collars under the hydraulic drill jar, while maintaining sufficient weight over the jar to ensure effective impact with the jar.

При освобождении прихвата в скважине идет циркуляция бурового раствора, перепад давления на долоте создает усилие, растягивающее яс, при этом учитывают силу запуска насоса, так как это сокращает усилие, необходимое для нанесения удара ясом вверх, и увеличивает требуемое усилие для нанесения удара в направлении вниз.When the stuck is released in the well, the drilling fluid circulates, the pressure drop on the bit creates a force that stretches the jar, taking 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 down .

Для компенсации потерь трения о стенки скважины изогнутой колонны бурильных труб в наклонно направленной скважине создают дополнительное усилие натяжения колонны бурильных труб, величину компенсации учитывают показаниями индикатора нагрузки на долото во время спусков и подъемов до прихвата бурильной колонны, при этом вес свободной колонны - это вес части колонны, расположенной над ясом.To compensate for friction losses against the borehole wall of a bent drill pipe string in an oblique directional well, an additional pulling force of the drill pipe string is created, the compensation value is taken into account by the indicator of the load on the bit during descents and ascents before the drill string sticks, while the weight of the free string is the weight of the part columns located above the jar.

Нанесение ударов ясом в направлении вверхUpside down strikes

Для удара вверх прикладывают нагрузку вычисленной величины и затем устанавливают тормоз буровой лебедки. Полая оправка 2 вытягивается из трубчатого корпуса 1, при этом центральный поршень 49, снабженный собственными кольцевыми уплотнителями 50, 51, образованный кольцевым буртом 52 увеличенного диаметра части 18 полой оправки 2 и размещенный в камере 27 рабочей жидкости 28, образованной внутренним диаметром 53 части 5 полого корпуса 1, первым кольцевым клапаном 34, вторым кольцевым клапаном 42 и скрепленными резьбой 54 частями 18, 19 полой оправки 2, проходящей через камеру 27 рабочей жидкости 28, образует некоторое давление рабочей жидкости 28, за счет которого торец 46 второго кольцевого клапана 42 плотно прижимается в направлении 45 давлением рабочей жидкости 28 к торцу 47 части 6 трубчатого корпуса 1.For an upward impact, a load of the calculated magnitude is applied and then the winch brake is set. The hollow mandrel 2 is pulled out of the tubular body 1, with the central piston 49 provided with its own ring seals 50, 51, formed by an annular collar 52 of an increased diameter of the part 18 of the hollow mandrel 2 and placed in the chamber 27 of the working fluid 28 formed by the inner diameter 53 of the part 5 of the hollow the housing 1, the first annular valve 34, the second annular valve 42 and fastened by a thread 54 of the parts 18, 19 of the hollow mandrel 2 passing through the chamber 27 of the working fluid 28, forms some pressure of the working fluid 28, due to which the end face 46 of the second annular valve 42 is tightly pressed in the direction 45 by the pressure of the working fluid 28 to the end face 47 of the part 6 of the tubular body 1.

При этом торец 38 первого кольцевого клапана 34 не прижат давлением рабочей жидкости 28 к торцу 39 части 4 трубчатого корпуса 1, рабочая жидкость 28 может свободно перетекать через циркуляционные отверстия 40 кольцевого клапана 34 для быстрого выравнивания давления жидкости 28 с разных сторон кольцевого клапана 34.In this case, the end face 38 of the first annular valve 34 is not pressed by the pressure of the working fluid 28 to the end 39 of the part 4 of the tubular body 1, the working fluid 28 can freely flow through the circulation holes 40 of the annular valve 34 to quickly equalize the pressure of the fluid 28 from different sides of the annular valve 34.

При дальнейшем вытягивании полой оправки 2 из трубчатого корпуса 1 центральный поршень 49, снабженный собственными кольцевыми уплотнителями 50, 51, образованный кольцевым буртом 52 увеличенного диаметра части 18 полой оправки 2 и размещенный в камере 27 рабочей жидкости 28, образованной внутренним диаметром 53 части 5 полого корпуса 1, первым кольцевым клапаном 34, вторым кольцевым клапаном 42 и скрепленными резьбой 54 частями 18, 19 полой оправки 2, проходящей через камеру 27 рабочей жидкости 28, образует давление 130÷160 МПа рабочей жидкости 28 в камере 27 рабочей жидкости 28, по существу, между центральным поршнем 49, снабженным собственными кольцевыми уплотнителями 50, 51, и торцом 47 части 6 трубчатого корпуса 1, к которому плотно прижат давлением рабочей жидкости 28 торец 46 второго кольцевого клапана 42.With further pulling of the hollow mandrel 2 from the tubular body 1, the central piston 49, equipped with its own ring seals 50, 51, formed by an annular collar 52 of increased diameter of the part 18 of the hollow mandrel 2 and placed in the chamber 27 of the working fluid 28 formed by the inner diameter 53 of the part 5 of the hollow body 1, the first annular valve 34, the second annular valve 42 and the fastened 54 parts 18, 19 of the hollow mandrel 2 passing through the chamber 27 of the working fluid 28, forms a pressure of 130 ÷ 160 MPa of the working fluid 28 in the chamber 27 of the slave whose liquid 28 substantially between the main piston 49, provided with their own ring seals 50, 51, 47 and the end portion 6 of the tubular body 1 to which is pressed firmly against the pressure of the working fluid 28 of the second end 46 of the annular valve 42.

При срыве края пояска увеличенного диаметра 41 с края внутренней поверхности 43 кольцевого клапана 42 происходит гидравлический удар рабочей жидкости 28 в демпферную полость 56 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 на место прихвата колонны, при этом ударное кольцо 86 и ударник 23 части 19 полой оправки наносят удар по внутреннему выступу-наковальне 12 части 8 трубчатого корпуса 1.When the edge of the girdle of increased diameter 41 is torn off from the edge of the inner surface 43 of the annular valve 42, a hydraulic shock of the working fluid 28 into the damper cavity 56 occurs using the “sudden expansion” effect, with minimal pressure loss and the formation of ultrahigh impact power in the wellbore with an optimal ratio between the shock load and shock impulse acting on the sticking place of the column, while the shock ring 86 and the hammer 23 of the hollow mandrel part 19 strike the inner anvil protrusion e 12 parts 8 of the tubular body 1.

Растянутая колонна бурильных труб в течение, например, 45 мс теряет напряжения растяжения, а в трубах и соединениях труб возникает эффект релаксации растягивающих напряжений.An extended drill pipe string, for example, 45 ms, loses tensile stresses, and in pipes and pipe joints the effect of relaxation of tensile stresses arises.

Волна напряжения одновременно движется вверх к муфтам и УБТ 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 УБТ, затем она отражается вниз.The voltage wave simultaneously moves up to the couplings and the drill collar 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 down.

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 tension wave, which 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. Яс готов к следующему циклу или можно возобновить бурение.After striking in the upward direction, the drill string is lowered until the load indicator shows a value less than the weight of the free string. The jar is ready for the next cycle or drilling can be resumed.

Нанесение ударов ясом в направлении внизStriking Yasses Down

Подъемным устройством на буровой установке натягивают колонну бурильных труб и "бросают" ее вниз, сообщая колонне импульс удара, направленный сверху вниз.With a lifting device on a drilling rig, a string of drill pipes is pulled and “thrown” downward, giving the string a shock impulse directed from top to bottom.

Полая оправка 2 вдавливается в трубчатый корпус 1, при этом центральный поршень 49, снабженный собственными кольцевыми уплотнителями 50, 51, образованный кольцевым буртом 52 увеличенного диаметра части 18 полой оправки 2 и размещенный в камере 27 рабочей жидкости 28, образованной внутренним диаметром 53 части 5 полого корпуса 1, первым кольцевым клапаном 34, вторым кольцевым клапаном 42 и скрепленными резьбой 54 частями 18, 19 полой оправки 2, проходящей через камеру 27 рабочей жидкости 28, образует некоторое давление рабочей жидкости 28, за счет которого торец 38 первого кольцевого клапана 34 плотно прижимается в направлении 37 давлением рабочей жидкости 28 к торцу 39 части 4 трубчатого корпуса 1.The hollow mandrel 2 is pressed into the tubular body 1, while the central piston 49, equipped with its own ring seals 50, 51, is formed by an annular collar 52 of increased diameter of the part 18 of the hollow mandrel 2 and placed in the chamber 27 of the working fluid 28 formed by the inner diameter 53 of the part 5 of the hollow of the housing 1, the first annular valve 34, the second annular valve 42 and the fastened thread 54 of the parts 18, 19 of the hollow mandrel 2 passing through the chamber 27 of the working fluid 28, forms some pressure of the working fluid 28, due to which the torus The EC 38 of the first annular valve 34 is tightly pressed in the direction 37 by the pressure of the working fluid 28 to the end 39 of the part 4 of the tubular body 1.

При этом торец 46 второго кольцевого клапана 42 не прижат давлением рабочей жидкости 28 к торцу 47 части 6 трубчатого корпуса 1, рабочая жидкость 28 может свободно перетекать через циркуляционные отверстия 48 кольцевого клапана 42 для быстрого выравнивания давления жидкости 28 с разных сторон кольцевого клапана 42.In this case, the end face 46 of the second annular valve 42 is not pressed by the pressure of the working fluid 28 to the end 47 of the part 6 of the tubular body 1, the working fluid 28 can freely flow through the circulation holes 48 of the annular valve 42 to quickly equalize the pressure of the fluid 28 from different sides of the annular valve 42.

При дальнейшем вдавливании полой оправки 2 в трубчатый корпус 1 центральный поршень 49, снабженный собственными кольцевыми уплотнителями 50, 51, образованный кольцевым буртом 52 увеличенного диаметра части 18 полой оправки 2 и размещенный в камере 27 рабочей жидкости 28, образованной внутренним диаметром 53 части 5 полого корпуса 1, первым кольцевым клапаном 34, вторым кольцевым клапаном 42 и скрепленными резьбой 54 частями 18, 19 полой оправки 2, проходящей через камеру 27 рабочей жидкости 28, образует давление 130÷160 МПа рабочей жидкости 28 в камере 27 рабочей жидкости 28, по существу, между центральным поршнем 49, снабженным собственными кольцевыми уплотнителями 50, 51, и торцом 39 части 4 трубчатого корпуса 1, к которому плотно прижат давлением рабочей жидкости 28 торец 38 первого кольцевого клапана 34.With further pressing of the hollow mandrel 2 into the tubular body 1, the central piston 49, equipped with its own ring seals 50, 51, formed by an annular collar 52 of an increased diameter of the part 18 of the hollow mandrel 2 and placed in the chamber 27 of the working fluid 28 formed by the inner diameter 53 of the part 5 of the hollow body 1, the first annular valve 34, the second annular valve 42 and the fastened 54 parts 18, 19 of the hollow mandrel 2 passing through the chamber 27 of the working fluid 28, forms a pressure of 130 ÷ 160 MPa of the working fluid 28 in the working chamber 27 fluid 28 substantially between the central piston 49, provided with their own ring seals 50, 51, 39 and the end portion 4 of the tubular body 1 to which is pressed firmly against the pressure of the working fluid 38 of the first end 28 of the annular valve 34.

При срыве края пояска увеличенного диаметра 33 с края внутренней поверхности 35 кольцевого клапана 34 происходит гидравлический удар рабочей жидкости 28 в демпферную полость 55 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 33 is torn off from the edge of the inner surface 35 of the annular valve 34, a hydraulic shock of the working fluid 28 into the damper cavity 55 occurs using the “sudden expansion” effect, with minimal pressure loss and the formation of ultrahigh impact power in the wellbore with an optimal ratio between the shock load and shock impulse, acting down to the place of sticking of the column.

При этом ударный торец 24 части 19 полой оправки 2 наносит удар по внутреннему выступу-наковальне 13 части 6 трубчатого корпуса 1 при контролируемом соотношении между ударной нагрузкой и ударным импульсом, воздействующими вниз на место прихвата колонны и (или) на долото.In this case, the impact end 24 of the part 19 of the hollow mandrel 2 strikes the inner protrusion-anvil 13 of the part 6 of the tubular body 1 with a controlled ratio between the impact load and the shock impulse acting down on the sticking point of the column and (or) on the bit.

Волна напряжения одновременно движется вниз к точке прихвата и вверх к муфтам и УБТ. 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 УБТ, затем она отражается вниз.The voltage wave simultaneously moves down to the sticking point and up to the couplings and drill collars. 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 down.

Для того чтобы снова произошло нанесение удара, поднимают бурильную колонну до тех пор, пока индикатор нагрузки не зафиксирует увеличение веса выше веса свободной колонны.In order to strike again, the drill string is raised until the load indicator detects an increase in weight above the weight of the free string.

Выполнение гидравлического бурильного яса таким образом, что содержит центральный поршень 49, снабженный собственными кольцевыми уплотнителями 50, 51, при этом центральный поршень 49 образован кольцевым буртом 52 увеличенного диаметра части 18 полой оправки 2 и размещен в камере 27 рабочей жидкости 28, образованной внутренним диаметром 53 части 5 полого корпуса 1, первым кольцевым клапаном 34, вторым кольцевым клапаном 42 и скрепленными резьбой 54 частями 18, 19 полой оправки 2, проходящей через камеру 27 рабочей жидкости 28, при этом первое клапанное устройство 36 установлено в первом кольцевом клапане 34 таким образом, что ограничивает течение рабочей жидкости 28 из камеры 27, образованной центральным поршнем 49, внутренним диаметром 53 части 5 полого корпуса 1, первым кольцевым клапаном 34 и частями 18, 19 полой оправки 2, проходящей через камеру 27 рабочей жидкости 28, в демпферную камеру 55 рабочей жидкости 28, образованную первым поршнем 21 со стороны первого края 11 части 3 полого корпуса и полой оправки 2, внутренним диаметром 53 части 5 полого корпуса 1, первым кольцевым клапаном 34 и частью 18 полой оправки 2, проходящей через демпферную камеру 55 рабочей жидкости 28, при этом второе клапанное устройство 44 установлено во втором кольцевом клапане 42 таким образом, что ограничивает течение рабочей жидкости 28 из камеры 27, образованной центральным поршнем 49, внутренним диаметром 53 части 5 полого корпуса 1, вторым кольцевым клапаном 42 и частями 18, 19 полой оправки 2, проходящей через камеру 27 рабочей жидкости 28, в демпферную камеру 56 рабочей жидкости 28, образованную вторым поршнем 25 со стороны второго края 14 части 9 полого корпуса 1 и полой оправки 2, внутренним диаметром 52 части 5 полого корпуса 1, вторым кольцевым клапаном 42 и частью 19 полой оправки 2, проходящей через демпферную камеру 56 рабочей жидкости 28, обеспечивает повышение ресурса и надежности вследствие того, что первый уплотнитель 22 первого поршня 21 со стороны 11 первого края трубчатого корпуса 1 (разделяющий рабочую жидкость 28 и буровой раствор 88) и второй уплотнитель 26 второго поршня 25 со стороны 14 второго края трубчатого корпуса 1 (разделяющий рабочую жидкость 28 в двух полостях) не подвергаются высокому давлению, например, 130÷160 МПа, а движутся телескопически внутри трубчатого корпуса 1 при более низком давлении, например, 25÷40 МПа (после сброса высокого давления из камеры рабочей жидкости) в демпферной камере 55, образованной первым поршнем 21 с первым уплотнителем 22, и, соответственно, в демпферной камере 56, образованной вторым поршнем 25 с вторым уплотнителем 26.The implementation of the hydraulic drill jar in such a way that it contains a Central piston 49, equipped with its own ring seals 50, 51, while the Central piston 49 is formed by an annular collar 52 of an increased diameter of the part 18 of the hollow mandrel 2 and placed in the chamber 27 of the working fluid 28 formed by the inner diameter 53 parts 5 of the hollow body 1, the first annular valve 34, the second annular valve 42 and fastened by the thread 54 parts 18, 19 of the hollow mandrel 2 passing through the chamber 27 of the working fluid 28, while the first valve device The property 36 is installed in the first annular valve 34 in such a way that restricts the flow of the working fluid 28 from the chamber 27 formed by the central piston 49, the inner diameter 53 of the part 5 of the hollow body 1, the first annular valve 34 and the parts 18, 19 of the hollow mandrel 2 passing through a chamber 27 of the working fluid 28 into the damper chamber 55 of the working fluid 28 formed by the first piston 21 from the side of the first edge 11 of the part 3 of the hollow body and the hollow mandrel 2, the inner diameter 53 of the part 5 of the hollow body 1, the first annular valve 34 and the part 18 of the hollow mandrel 2 passing through the damper chamber 55 of the working fluid 28, the second valve device 44 being installed in the second annular valve 42 in such a way that restricts the flow of the working fluid 28 from the chamber 27 formed by the central piston 49 to the inner diameter 53 of the part 5 of the hollow body 1, the second annular valve 42 and the parts 18, 19 of the hollow mandrel 2 passing through the chamber 27 of the working fluid 28 into the damper chamber 56 of the working fluid 28 formed by the second piston 25 from the side of the second edge 14 of the part 9 of the hollow body 1 and the hollow mandrel 2, inner with a diameter 52 of part 5 of the hollow body 1, the second annular valve 42 and part 19 of the hollow mandrel 2 passing through the damper chamber 56 of the working fluid 28, increases the resource and reliability due to the fact that the first seal 22 of the first piston 21 from the side 11 of the first edge of the tubular the housing 1 (separating the working fluid 28 and the drilling fluid 88) and the second seal 26 of the second piston 25 from the side 14 of the second edge of the tubular body 1 (separating the working fluid 28 in two cavities) are not subjected to high pressure, for example, 130 ÷ 160 MPa, and they move telescopically inside the tubular body 1 at a lower pressure, for example, 25–40 MPa (after the high pressure has been released from the working fluid chamber) in the damper chamber 55 formed by the first piston 21 with the first seal 22, and, accordingly, in the damper chamber 56 formed by a second piston 25 with a second seal 26.

Ресурс гидравлического бурильного яса составляет более 300 часов при проходке сложных искривленных скважин с большим коэффициентом трения, где трудно создать необходимое для перезарядки яса осевое усилие, например, в скважинах, имеющих боковые горизонтальные стволы длиной 450÷750 метров при длине скважин 2200÷3900 метров, при этом прихваты в скважинах ликвидировались, а максимальное время работы яса в скважине составляло непрерывно 50 часов и за это время им производилось более 600 ударов.The life of a hydraulic drill jar is more than 300 hours when drilling complex curved wells with a high coefficient of friction, where it is difficult to create the axial force necessary for reloading the jar, for example, in wells having horizontal lateral shafts 450 ÷ 750 meters long and 2200 ÷ 3900 meters long wells, at the same time, interceptions in the wells were eliminated, and the maximum operating time of the jar in the well was continuously 50 hours, and during this time he made more than 600 strokes.

Изобретение повышает ресурс и надежность освобождения прихваченной части бурильной колонны в скважине, образует сверхвысокую ударную мощность в стволе скважины при оптимальном соотношении между ударной нагрузкой и ударным импульсом, воздействующими вверх и вниз на место прихвата колонны, предотвращает неожиданную активизацию и нанесение ударов при бурении, спусках и подъемах бурильной колонны, повышает точность нагрузки, направленной вниз, уменьшает износ внутренних деталей.The invention increases the resource and reliability of releasing the stuck part of the drill string in the borehole, generates ultra-high impact power in the borehole with an optimal ratio between the shock load and the shock impulse acting up and down on the sticking point of the string, prevents unexpected activation and striking during drilling, downhill and rises the drill string, improves the accuracy of the load directed downward, reduces wear on the internal parts.

Claims

1. A double-acting hydraulic drill jar consisting of a tubular body and a hollow mandrel telescopically connected to each other, the tubular body is made of parts, contains thread on the side of the first edge, in the middle part contains internal protrusions-anvils, and on the side of the second edge contains slots on the inner surface and the seal, while the hollow mandrel is made of parts, contains from the side of the first edge of the tubular body the first piston with the first seal, impactors placed between the inner protrusion with the anvils of the tubular body, from the second edge of the tubular body contains a second piston with a second seal, forming a chamber filled with a working fluid - oil, a threaded shank and splines - on the outer surface, and also containing two limiting mechanisms of fluid communication with the fluid chamber, each of which is made in the form of a belt of increased diameter of the hollow mandrel, as well as the first and second annular valves, each of which is installed in the working fluid chamber with a hollow mandrel passing through the inside the cavity, the inner surface of each annular valve is in tight contact with the corresponding belt of increased diameter of the hollow mandrel, with at least one valve device installed in each annular valve restricting the flow of fluid inside the fluid chamber in one direction, and the first valve device of the first the annular valve is positioned in such a way that limits the fluid flow in the opposite direction relative to the fluid flow in the second valve device a second annular valve, characterized in that it comprises a central piston provided with its own annular seals, the central piston being formed by an annular collar of increased diameter of the hollow mandrel and placed in the working fluid chamber formed by the inner diameter of the hollow body, the first and second annular valves and the hollow mandrel, passing through the chamber of the working fluid, the first valve device is installed in the first annular valve in such a way that restricts the flow of working fluid from measures formed by the central piston equipped with its own ring seals, the inner diameter of the hollow body, the first annular valve and the hollow mandrel passing through the fluid chamber into the chamber formed by the first piston with the first seal on the side of the first edge of the hollow mandrel, the inner diameter of the hollow body, the first an annular valve and a hollow mandrel passing through the chamber of the working fluid, and the second valve device is installed in the second annular valve in such a way that limits the working fluid from the chamber formed by the Central piston equipped with its own ring seals, the inner diameter of the hollow body, the second annular valve and the hollow mandrel passing through the working fluid chamber into the chamber formed by the second piston with the second seal on the side of the second edge of the hollow mandrel, inner diameter hollow body, a second annular valve and a hollow mandrel passing through the chamber of the working fluid.

2. The double-acting hydraulic drill jar according to claim 1, characterized in that the diameters of the first and second pistons, the first and second annular valves, as well as the sliding part of the hollow mandrel in contact with the second seal of the tubular body from the side of the second edge, are made equal to the diameter of the central piston, while the diameters of the two belts of the hollow mandrel associated with the belt of increased diameter of the hollow mandrel and located between the central piston and the first piston with the first seal, are made equal to the diameters Vuh belts hollow mandrel, associated with the girdle diameter larger hollow mandrel and disposed between the central piston and the second piston to the second seal.

3. The double-acting hydraulic drill jar according to claim 1, characterized in that the own annular seals of the central piston of the hollow mandrel are made in the form of two oppositely directed annular modules, each of which restricts the fluid flow in one direction, and both annular modules restrict the fluid flow in the cavity between the ring modules, essentially, each ring module is made in the form of a V-shaped ring element of elastomer and a ring of circular cross section, which is installed in the V-shaped cavity of the V-shaped annular element of elastomer.

4. The double-acting hydraulic drill jar according to claim 1, characterized in that the parts of the hollow body are fastened to each other by threaded connections, each of which contains an annular sealant made of elastomer, installed in an annular groove in front of the input turn of the external thread.

5. The double-acting hydraulic drill jar according to claim 1, characterized in that a shock ring is placed between the ends of the splines on the outer surface of the hollow mandrel and the striker of the hollow mandrel directed to the splines.