RU2521993C1

RU2521993C1 - Dual-acting hydraulic jar

Info

Publication number: RU2521993C1
Application number: RU2013104844/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Андоскин; Константин Анатольевич Кобелев; Владимир Иванович Тимофеев; Виктор Сергеевич Пермяков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис"
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2013-02-05
Publication date: 2014-07-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: hydraulic jar comprises telescopically connected tubular case and hollow shaft. Said case comprises inner anvil ledges at mid section and splines. Shaft comprises first piston with seal, hammers between inner anvils, second piston making the chamber filled with working oil. It comprises also two limiting mechanisms of fluid communication with said chamber, each being equipped with shaft collar of enlarged diameter. Besides, it includes first and second ring valves, each being arranged in working oil chamber. Valve device to constrict fluid flow inside the chamber is arranged every valve. Said device includes valve module comprising valves body and body adapter, secured together. Valve seat, spacer, first and second circular channels are arranged inside valve body. Said valve module makes with hollow shaft the central part of said chamber filled with working fluid. valve body has inner circular collar. Through circular channel is arranged between spacer inner surface and outer surface of shaft collar of enlarged diameter. Through circular channel is arranged between valve seat surface and inner surface of shaft collar of enlarged diameter. Tubular case parts have smooth stepless cavity.

EFFECT: longer life, higher reliability.

3 cl, 5 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к устройствам для освобождения от прихвата бурильной колонны в скважине, а именно к гидравлическим бурильным ясам для создания повторяющихся динамических ударов, направленных вверх и вниз, для освобождения застрявшей бурильной колонны в наклонных и горизонтальных участках нефтяной скважины.The invention relates to devices for relieving sticking of a drill string in a well, namely, hydraulic drill jars for creating repeated dynamic impacts directed up and down to release stuck drill string in inclined and horizontal sections of an oil well.

Известен гидравлический бурильный яс двухстороннего действия, включающий трубчатый корпус и полый вал, телескопически соединенные между собой, трубчатый корпус содержит шлицы на внутренней поверхности, внутренние выступы-наковальни, первый уплотнитель со стороны первого торца, полый вал содержит шлицы на наружной поверхности для соединения со шлицами трубчатого корпуса, поясок увеличенного диаметра, ударники, размещенные между внутренними выступами-наковальнями трубчатого корпуса, а также второй уплотнитель, размещенный в ударнике со стороны второго торца трубчатого корпуса, образующие камеру рабочей жидкости, а также содержащий кольцевой клапан, установленный в камере рабочей жидкости с полым валом, проходящим через внутреннюю полость и расположенным внутри трубчатого корпуса, при этом внутренняя поверхность кольцевого клапана плотно контактирует с пояском увеличенного диаметра полого вала, продольный ход кольцевого клапана ограничен между двумя упорами, выступающими от внутренней поверхности трубчатого 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 А, 15.07.1997).A double-acting hydraulic drill jar is known, including a tubular body and a hollow shaft telescopically connected to each other, the tubular body contains slots on the inner surface, internal anvils, the first seal on the side of the first end, the hollow shaft contains splines on the outer surface for connection with splines a tubular body, a belt of increased diameter, drums placed between the inner protrusions-anvils of the tubular body, as well as a second seal located in the drummer from the side of the second end of the tubular body, forming a chamber of the working fluid, and also containing an annular valve installed in the working fluid chamber with a hollow shaft passing through the internal cavity and located inside the tubular body, while the inner surface of the annular valve is in tight contact with the girdle with an increased diameter of the hollow shaft, the longitudinal stroke of the annular valve is limited between two stops protruding from the inner surface of the tubular body, and also containing a limiting mechanism with Working fluid communication with one of the chamber sections of the working fluid comprising at least one bypass valve is arranged in the annular valve which restricts the flow of hydraulic fluid within one of the chamber sections in one direction (US 5,647,446 A, 15.07.1997).

В известной конструкции перепускной клапан 90, предназначенный для дросселирования рабочей жидкости и обеспечения заданного времени гидравлической "задержки", установленный в кольцевом клапане 10, расположен таким образом, что ограничивает течение рабочей жидкости в противоположном направлении относительно течения рабочей жидкости в перепускном клапане 92, установленном в упомянутом выше кольцевом клапане 10, показано на фиг.6.In the known construction, the bypass valve 90, designed to throttle the working fluid and provide a predetermined hydraulic “delay” time, is installed in the annular valve 10, so that it limits the flow of the working fluid in the opposite direction relative to the flow of the working fluid in the bypass valve 92 installed in the above-mentioned annular valve 10, shown in Fig.6.

Недостатком известной конструкции является неполная возможность повышения ресурса и надежности, что объясняется недостаточным запасом прочности от действия сверхвысокого давления рабочей жидкости (масла), преимущественно 150 МПа внутри яса, деформированием и смятием пояска 36 увеличенного диаметра полого вала 20 при плотном контакте кольцевого клапана 10 для создания повторяющихся динамических ударов, направленных вверх и вниз.A disadvantage of the known design is the incomplete possibility of increasing the resource and reliability, which is explained by the insufficient margin of safety from the action of ultra-high pressure of the working fluid (oil), mainly 150 MPa inside the jar, by deformation and collapse of the belt 36 with an increased diameter of the hollow shaft 20 with a tight contact of the annular valve 10 to create repetitive dynamic strokes directed up and down.

Основной причиной деформирования и смятия пояска 36 увеличенного диаметра полого вала 20 является превышение максимально допустимых нагрузок, прикладываемых к гидравлическому бурильному ясу во время эксплуатации, преимущественно при бурении бокового ствола скважины через прорезанное фрезером-райбером окно в колонне обсадных труб, при этом происходит превышение допустимого давления рабочей жидкости за время дросселирования рабочей жидкости через перепускные клапаны 84, 90, 92, размещенные в кольцевом клапане 10, которые ограничивают течение рабочей жидкости внутри одной из секций камеры рабочей жидкости в одном направлении, происходит прихват кольцевого клапана 10 на пояске 36 увеличенного диаметра полого вала 20, прекращается циркуляция рабочей жидкости через перепускные клапаны 84, 90, 92, что приводит к отказу в работе гидравлического бурильного яса и потере компоновки низа бурильной колонны с долотом в скважине.The main reason for the deformation and collapse of the belt 36 with an increased diameter of the hollow shaft 20 is the excess of the maximum allowable loads applied to the hydraulic drill jar during operation, mainly when drilling the side wellbore through a hole cut into the casing string cut by the milling cutter-riber, and the allowable pressure is exceeded working fluid during the throttling of the working fluid through the bypass valves 84, 90, 92, located in the annular valve 10, which limit the flow the working fluid inside one of the sections of the working fluid chamber in one direction, the annular valve 10 is seized on the belt 36 with an increased diameter of the hollow shaft 20, the circulation of the working fluid through the bypass valves 84, 90, 92 ceases, which leads to the failure of the hydraulic drill jar and the loss of the layout of the bottom of the drill string with a bit in the well.

Недостатком известной конструкции является также сложность, высокая стоимость изготовления и ремонта, что объясняется тем, что внутренние поверхности ("зеркало" цилиндров) частей трубчатого корпуса с износостойким покрытием, например, хромом, предназначенные для установки первого поршня с первым уплотнителем и, соответственно, второго поршня со вторым уплотнителем, образующие с частями полого вала камеры, заполненные рабочей жидкостью, выполнены тупиковыми, по существу, с выступающими от внутренней поверхности частей трубчатого корпуса буртами или выступами.A disadvantage of the known design is also the complexity, the high cost of manufacture and repair, which is explained by the fact that the inner surfaces ("mirror" of the cylinders) of the parts of the tubular body with a wear-resistant coating, for example, chrome, designed to install the first piston with the first seal and, accordingly, the second pistons with a second seal, forming chambers filled with working fluid with parts of the hollow shaft, are made deadlock, essentially protruding from the inner surface of the parts of the tubular body and clamps or projections.

В эксплуатации при взаимодействии с буровым раствором слой износостойкого покрытия разрушается, под покрытием возникает коррозия, части трубчатого корпуса не подлежат ремонту, при этом сложно контролировать состояние покрытия в частях трубчатого корпуса ("зеркала" цилиндра) со стороны буртов и торцов (резьбы ниппеля), которые непосредственно контактируют с буровым раствором.In operation, when interacting with the drilling fluid, the wear-resistant coating layer is destroyed, corrosion occurs under the coating, parts of the tubular body cannot be repaired, and it is difficult to control the condition of the coating in parts of the tubular body (“mirror” of the cylinder) from the shoulders and ends (nipple threads), which are in direct contact with the drilling fluid.

Недостатком известной конструкции является также недостаточный ресурс уплотнения 34 поршня, скрепленного резьбой с полым валом 20, при этом уплотнение 34 поршня расположено на границе раздела камеры 40 высокого давления для масла и полости 29 для бурового раствора и подвергается сверхвысокому давлению масла, преимущественно 150 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 и повреждение уплотнения 34 абразивными частицами бурового раствора.A disadvantage of the known design is also the insufficient resource of the piston seal 34, fastened by a thread with a hollow shaft 20, while the piston seal 34 is located at the interface of the high-pressure chamber 40 for oil and the cavity 29 for the drilling fluid and is subjected to ultra-high oil pressure, mainly 150 MPa, due to This results in oil leakage from the high-pressure chamber 40 to the drilling fluid cavity 29, the penetration of the drilling fluid into the high-pressure chamber 40 for oil and damage to the seal 34 abrasive bubbled mud particles.

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÷1,26 г/см³, прокачиваемого при гидростатическом давлении, преимущественно 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 гидравлического бурильного яса.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 polymer-clay mud with a density of 1.16 ÷ 1.26 g / cm ³ pumped at hydrostatic pressure, mainly 25 ÷ 40 MPa, they pollute the oil in the high-pressure chamber 40, block the passage section 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.

Другим недостатком известной конструкции является сложность контроля нагрузки, направленной вниз, для освобождения от прихвата бурильной колонны в наклонных и горизонтальных участках изогнутой 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 84, 90, 92 в кольцевом клапане 10 абразивными частицами бурового раствора, низкой точности времени гидравлической "задержки".Another disadvantage of the known design is the difficulty of controlling the load directed downwards to free from sticking of the drill string in inclined and horizontal sections of a bent well, which is explained by the loss of stability (with a change in sign) and friction of the drill pipe string in places where the curvature of the well changes, as well as unexpected activation and spontaneous striking of a hydraulic jar during drilling, descents and rises of the drill string due to sludge and overlapping the passage section of the nozzles pans 84, 90, 92 in the annular valve 10 abrasive particles mud low precision hydraulic residence time "delay".

Вследствие этого не обеспечивается заданное время "задержки", создаваемое гидравликой, для нанесения динамических ударов вверх, 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 включать тормоз буровой лебедки, при этом усилие при освобождении прихвата трудно контролировать, что вызывает повреждение подъемного оборудования.As a result of this, the specified “delay” time created by hydraulics is not provided for applying dynamic upward strokes at the optimal ratio between the shock load and the shock pulse, and this does not allow the operator to change the permissible tensile force of the drill string at the rig, and then apply the winch brake , while the effort when releasing the stick is difficult to control, which causes damage to the lifting equipment.

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 со 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 двумя упорами, выступающими 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 С1, 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 a 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 the apana is in contact with a belt of increased mandrel diameter, 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 at least two seals are placed by the second seals, which divide the fluid chamber into three compartments, as well as a spring-loaded latch mechanism inside the fluid chamber, a block 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 in the working position, and the emphasis restricting the longitudinal stroke the main valve in the direction of 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 made to slide 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, при этом величина динамической ударной силы, направленной вверх, прямо пропорциональна прилагаемому усилию натяжения.The known hydromechanical jar operates from the movement of the drill pipe string in the up or down direction, while the magnitude of the dynamic impact force directed upward is directly proportional to the applied tension force.

В данном режиме, по мере того, как прилагаемое усилие натяжения начинает превышать параметр установки защелки 46 при ударе вверх, механическая защелка 46 освобождается от блокировки и наступает гидравлическая "задержка".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 released from the lock and a hydraulic “delay” occurs.

Спустя небольшой период времени оправка 2 яса освобождается и ускоряется до положения полного растяжения, при этом 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 освобождается от блокировки, позволяя оправке 2 вернуться в полностью закрытое положение.After a short period of time, the jar mandrel 2 is released and accelerated to the full stretch position, while in the downward impact mode, as the compressive force acting on the jar mandrel 2 begins to exceed the latch setting parameter when struck down, the mechanical latch 46 it is released from blocking, allowing the mandrel 2 to return to the fully closed position.

Недостатком известной конструкции является неполная возможность уменьшения стоимости изготовления, обслуживания и ремонта, а также недостаточный ресурс 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.A disadvantage of the known design is the incomplete possibility of reducing the cost of manufacture, maintenance and repair, as well as the insufficient resource of the spring-loaded latch mechanism 46, for example, due to wear of the teeth during operation, the release force from the lock decreases, with a maximum hardness of the teeth of the latch it is technologically difficult to provide a high (maximum for steel) tooth strength, with maximum tooth latch teeth strength it is technologically difficult to provide high (maximum for steel) tooth hardness c, when surfacing a surface layer, for example, with a hard alloy, it is technologically difficult to reduce the brittleness of the teeth and provide high (maximum for steel) impact strength.

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 А, 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 Moreover, the valve devices (58) are arranged 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 трубчатом корпусе первый уплотнитель и шлицы на внутренней поверхности со стороны первого края, в средней части содержит внутренние выступы-наковальни, а со стороны второго края содержит внутреннюю резьбу для соединения с колонной бурильных труб, полый вал содержит резьбовой хвостовик и шлицы на наружной поверхности со стороны первого края трубчатого корпуса, ударники, размещенные между внутренними выступами-наковальнями трубчатого корпуса, по меньшей мере, один поршень со вторым уплотнителем со стороны второго края трубчатого корпуса, образующие камеру, заполненную рабочей жидкостью (маслом).The well-known mechanism of the jar contains in the tubular housing a first sealant and splines on the inner surface from the side of the first edge, in the middle part contains internal protrusions-anvils, and from the side of the second edge contains internal thread for connection with the drill pipe string, the hollow shaft contains a threaded shank and splines on the outer surface from the side of the first edge of the tubular body, impactors placed between the inner protrusions-anvils of the tubular body, at least one piston with a second seal on the side us second edge of the tubular body forming a chamber filled with hydraulic fluid (oil).

В известном механизме гидравлического яса ограничивающий механизм сообщения жидкости с камерой для жидкости выполнен в виде пояска увеличенного диаметра полого вала и кольцевого клапана, установленного в камере рабочей жидкости с полым валом, проходящим через внутреннюю полость трубчатого корпуса, при этом внутренняя поверхность кольцевого клапана контактирует с пояском увеличенного диаметра полого вала, продольный ход кольцевого клапана ограничен между двумя упорами, выступающими от внутренней поверхности трубчатого 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 полого вала относительно трубчатого 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 the fluid communication with the fluid chamber is made in the form of a belt of increased diameter of the hollow shaft and an annular valve installed in the working fluid chamber with a hollow shaft passing through the inner cavity of the tubular body, while the inner surface of the annular valve is in contact with the girdle the increased diameter of the hollow shaft, the longitudinal stroke of the annular valve is limited between two stops protruding from the inner surface of the tubular body, and in at least one bypass valve is installed on the ring valve, restricting fluid flow in one direction, and at least two gaskets are placed between the first and second seals, which divide the working fluid chamber into three compartments, allowing fluid to flow into all compartments chamber, and also contains inside the chamber of the working fluid a spring-loaded latch mechanism that blocks the longitudinal stroke of the hollow shaft relative to the tubular body, while the latch mechanism is released or installed in e rs position by applying axial force over the limit.

На рис.9 и 10 показан нижний клапан 12 с отверстием 58, в которое устанавливается ограничитель потока (не показан на схеме), блокирующий движение жидкости в одном из направлений, например, перепускной клапан для гидравлического бурильного яса. На верхнем клапане 12 расположен ряд обходных каналов жидкости 60, верхний край которого 62 упирается в плечо 52 на верхнем гидравлическом корпусе, когда верхний клапан 12 двигается вверх.Figures 9 and 10 show the bottom valve 12 with an opening 58 into which a flow restrictor (not shown in the diagram) is installed that blocks fluid movement in one of the directions, for example, a bypass valve for a hydraulic drill jar. A number of bypass channels of fluid 60 are located on the upper valve 12, the upper edge of which 62 abuts against the shoulder 52 on the upper hydraulic housing when the upper valve 12 moves up.

При этом гидравлическая жидкость проходит через ограничитель потока. Обходные каналы 60 потока жидкости имеют форму полуокружности в поперечном разрезе, что увеличивает пропускную способность верхнего клапана 12.In this case, the hydraulic fluid passes through the flow restrictor. The bypass channels 60 of the fluid flow are in the form of a semicircle in cross section, which increases the throughput of the upper valve 12.

Нижний клапан 13 изображен на рис.11 и 12, имеет аналогичное расположение отверстия 58 и обходных каналов 60 потока жидкости, как и верхний клапан 12. Для различения верхнего и нижнего клапанов 12, 13, внутренний диаметр нижнего клапана 13 меньше внутреннего клапана нижнего клапана 12. Соответствующий нижний участок 50 увеличенного диаметра внутреннего элемента (полого вала) 11 также имеет меньший наружный диаметр, чем верхний участок 48 увеличенного диаметра.The lower valve 13 is shown in Figs. 11 and 12, has a similar arrangement of the hole 58 and the bypass channels 60 of the fluid flow, as the upper valve 12. To distinguish the upper and lower valves 12, 13, the inner diameter of the lower valve 13 is smaller than the internal valve of the lower valve 12 The corresponding lower portion 50 of the increased diameter of the inner member (hollow shaft) 11 also has a smaller outer diameter than the upper portion 48 of the increased diameter.

Благодаря этому, при ошибочном определении верхнего и нижнего клапана 12, 13, и их установке внутри бурильного яса, данную ошибку можно заметить, когда полый вал 11 устанавливают внутрь яса. Меньший внутренний диаметр нижнего клапана 13 делает возможной установку полого вала 11 в бурильном ясе. Если один из клапанов 12, 13 отказывает, другой клапан 12, 13 все еще позволяет работать ясом в соответствующем направлении, благодаря тому, что клапаны находятся на расстоянии. Соответственно, разнесенные клапаны 12, 13 обеспечивают дублирование функции.Due to this, with the erroneous determination of the upper and lower valves 12, 13, and their installation inside the drill jar, this error can be noticed when the hollow shaft 11 is installed inside the jar. The smaller inner diameter of the lower valve 13 makes it possible to install the hollow shaft 11 in the drill jar. If one of the valves 12, 13 fails, the other valve 12, 13 still allows the jar to work in the corresponding direction due to the valves being at a distance. Accordingly, spaced valves 12, 13 provide duplication of function.

Недостатком известной конструкции является неполная возможность повышения ресурса и надежности, что объясняется недостаточным запасом прочности от действия сверхвысокого давления рабочей жидкости (масла) внутри яса, преимущественно 150 МПа, деформированием и смятием поясков 50 и 48 увеличенного диаметра полого вала 11, которые подвергаются повторяющемуся давлению рабочей жидкости внутри яса, в первую очередь нижнего пояска 50 увеличенного диаметра внутреннего элемента (полого вала) 11, который имеет меньший наружный диаметр, чем верхний участок 48 увеличенного диаметра упомянутого полого вала 11, при плотном контакте кольцевых клапанов 13 и, соответственно 12, для создания повторяющихся динамических ударов, направленных вверх и вниз.A disadvantage of the known design is the incomplete possibility of increasing the resource and reliability, which is explained by the insufficient margin of safety from the action of ultra-high pressure of the working fluid (oil) inside the jar, mainly 150 MPa, by deformation and collapse of the belts 50 and 48 of the increased diameter of the hollow shaft 11, which are subjected to repeated working pressure fluid inside the jar, especially the lower belt 50 of the increased diameter of the inner element (hollow shaft) 11, which has a smaller outer diameter than the upper part Stock 48 of enlarged diameter of said hollow shaft 11, with the tight contact of annular valves 13 and 12, respectively, for creating repetitive impact blows directed upwards and downwards.

Недостатком известной конструкции является также ее сложность, высокая стоимость изготовления, эксплуатации и ремонта, что объясняется тем, что внутренние поверхности частей трубчатого корпуса, предназначенные для установки первого поршня с первым уплотнителем и, соответственно, второго поршня со вторым уплотнителем, образующие с частями полого вала камеры, заполненные маслом, выполнены с выступающими от внутренней поверхности (от "зеркала" цилиндра) трубчатого корпуса торцами или выступами.A disadvantage of the known design is its complexity, the high cost of manufacture, operation and repair, which is explained by the fact that the inner surfaces of the parts of the tubular body, designed to install the first piston with the first seal and, accordingly, the second piston with the second seal, form with parts of the hollow shaft chambers filled with oil are made with ends or protrusions protruding from the inner surface (from the "mirror" of the cylinder) of the tubular body.

При этом сложно контролировать состояние покрытия, преимущественно хромом, внутренних поверхностей частей трубчатого корпуса, предназначенных для установки первого поршня с первым уплотнителем и, соответственно, второго поршня со вторым уплотнителем, со стороны буртов и торцов (резьбы ниппеля).It is difficult to control the condition of the coating, mainly chrome, of the internal surfaces of the parts of the tubular body, designed to install the first piston with the first seal and, accordingly, the second piston with the second seal, from the shoulders and ends (nipple threads).

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 for 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) hardness of teeth, 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.

Недостатком известной конструкции является также сложность контроля нагрузки, направленной вниз, для освобождения от прихвата бурильной колонны в наклонных и горизонтальных участках скважин, 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, не обеспечивается заданное время "задержки", создаваемое гидравликой, по существу, время дросселирования рабочей жидкости через перепускные клапаны 58, размещенные в кольцевых клапанах 12 и 13.A disadvantage of the known design is also the difficulty of controlling the load directed downwards to free from sticking of the drill string in inclined and horizontal sections of the wells, which is explained by the loss of stability (with a change in sign) and friction of the curved drill string in places where the borehole curvature changes, as well as unexpected ( spontaneous) activation and striking of the hydraulic jar when striking downwards, the specified "delay" time created by hydraulics is not provided, essentially the throttle time Ia hydraulic fluid through the bypass valves 58, arranged in the annular valves 12 and 13.

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 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 рабочей жидкости внутри камеры (35, 37, 42) в одном направлении, при этом клапанные устройства (58) расположены таким образом, чтобы ограничивать движение рабочей 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 release the stick from the drill string in the well, which is explained by large pressure losses in 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 the mechanism contains two valve devices (58), each of which restricts the movement of the working fluid inside the chamber (35, 37, 42) in one direction, while the valve devices (58) are positioned so as to restrict the movement of the working fluid in opposite directions.

Сложность контроля нагрузки, направленной вниз, объясняется малым продольным ходом, не превышающим расстояния между поясками 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 рабочей жидкости внутри камеры (35, 37, 42) в одном направлении, и клапанные устройства 58, расположенные таким образом, чтобы ограничивать движение рабочей жидкости в противоположных направлениях.The difficulty of controlling the load directed downwards is explained by a small longitudinal stroke not exceeding the distance between 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 body 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 the working fluid inside the chamber (35, 37, 42) in bottom direction and the valve devices 58, located so as to restrict the movement of the working 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 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) of the housing 2, which is 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 "задержки", 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 optimum ratio between the shock load and the shock pulse, and this does not allow the operator to change the allowable drill string tension force, and then apply the winch brake when this effort when releasing the stick is difficult to control, which causes damage to the lifting equipment.

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 бурильной колонны, а также предотвращение неожиданной активизации и самопроизвольного нанесения ударов гидравлического яса при ударах вниз за счет повышения точности времени "задержки", создаваемого гидравликой, и уменьшения потерь давления при сбросе давления рабочей жидкости из камеры высокого давления за счет установки клапанного модуля, внутри которого размещены первый и второй кольцевые клапаны, клапанное седло и распорная втулка, в каждом кольцевом клапане установлено клапанное устройство, ограничивающее течение жидкости внутри камеры рабочей жидкости в одном направлении, путем увеличения рабочей площади первого и второго кольцевых клапанов и снижения сверхвысокого давления рабочей жидкости для предотвращения деформации и смятия поясков увеличенного диаметра полого вала, проходящего через внутреннюю полость клапанного модуля.The technical problem to which the invention is directed is to increase the resource and reliability, the formation of ultra-high shock power in the wellbore with the optimal ratio between the shock load and shock pulse acting up and down to the point of sticking of the drill string, as well as preventing unexpected activation and spontaneous application impacts of the hydraulic jar upon impacts by improving the accuracy of the "delay" time created by hydraulics and reducing pressure loss during discharge working fluid pressure from the high-pressure chamber by installing a valve module, inside which the first and second annular valves, valve seat and spacer sleeve are placed, a valve device is installed in each annular valve, restricting the fluid flow inside the working fluid chamber in one direction by increasing the working fluid the area of the first and second annular valves and reduce ultrahigh pressure of the working fluid to prevent deformation and crushing of the belts of increased diameter of the hollow shaft, rohodyaschego through the inner cavity of the valve module.

Другой технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение конструкции, снижение стоимости изготовления, обслуживания и ремонта, а также повышение надежности клапанных устройств первого и второго кольцевых клапанов за счет продувки и "самоочищения" жиклеров клапанных устройств при повторном динамическом ударе и сбросе давления рабочей жидкости из камеры высокого давления через щелевые каналы, образованные внутренними поверхностями клапанного седла, первого и, соответственно, второго кольцевых клапанов и наружной поверхностью пояска увеличенного диаметра полого вала.Another technical problem to which the invention is directed is to simplify the design, reduce the cost of manufacture, maintenance and repair, as well as increase the reliability of valve devices of the first and second annular valves by blowing and "self-cleaning" the nozzles of valve devices during repeated dynamic impact and pressure relief working fluid from the high-pressure chamber through slotted channels formed by the inner surfaces of the valve seat, the first and, accordingly, the second annular valve and the outer surface of the girdle enlarged diameter hollow shaft.

Сущность технического решения заключается в том, что в гидравлическом бурильном ясе двухстороннего действия, состоящем из трубчатого корпуса и полого вала, телескопически соединенных между собой, трубчатый корпус выполнен из частей, содержит резьбу со стороны первого края, в средней части содержит внутренние выступы-наковальни, со стороны второго края содержит шлицы на внутренней поверхности и уплотнитель, полый вал выполнен из частей, содержит со стороны первого края трубчатого корпуса первый поршень с первым уплотнителем, ударники, размещенные между внутренними выступами-наковальнями трубчатого корпуса, со второго края трубчатого корпуса содержит второй поршень со вторым уплотнителем, образующие камеру, заполненную рабочей жидкостью - 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 полого вала, а также первого и второго кольцевых клапанов, каждый из которых установлен в камере рабочей жидкости с полым валом, проходящим через внутреннюю полость, внутренняя поверхность каждого кольцевого клапана плотно контактирует с соответствующим пояском увеличенного диаметра полого вала, 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 клапанный модуль, включающий корпус клапанов и корпусной переходник, скрепленные между собой, внутри корпуса клапанов размещены клапанное седло, распорная втулка, а также упомянутые выше первый и второй кольцевые клапаны, при этом клапанный модуль скреплен с частями трубчатого корпуса, внутри которых установлены первый поршень с первым уплотнителем и, соответственно, второй поршень со вторым уплотнителем, а в каждом кольцевом клапане установлено, по меньшей мере, одно упомянутое выше 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, и образует с полым валом, проходящим через внутреннюю полость клапанного модуля, центральную часть камеры, заполненной рабочей жидкостью - маслом, при этом корпус клапанов выполнен с внутренним кольцевым поясом, торец внутреннего кольцевого пояса направлен в сторону торца корпусного переходника, распорная втулка установлена с осевым люфтом между упомянутыми выше первым и вторым кольцевыми клапанами, клапанное седло выполнено с собственным уплотнителем, контактирующим с внутренней поверхностью корпуса клапанов, и установлено между торцом внутреннего кольцевого пояса корпуса клапанов и вторым кольцевым клапаном, между внутренней поверхностью распорной втулки и наружной поверхностью пояска увеличенного диаметра полого вала образован сквозной кольцевой канал, между внутренней поверхностью клапанного седла и наружной поверхностью пояска увеличенного диаметра полого вала образован сквозной щелевой канал, торец первого кольцевого клапана плотно контактирует при действии давления рабочей жидкости с направленным к нему торцом корпусного переходника, торец второго кольцевого клапана плотно контактирует при действии давления рабочей жидкости с направленным к нему торцом клапанного седла, при этом части трубчатого корпуса, предназначенные для установки первого поршня с первым уплотнителем и, соответственно, второго поршня со вторым уплотнителем, образующие с частями полого вала камеры, заполненные рабочей жидкостью, выполнены с гладкой бесступенчатой полостью.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 shaft 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, from the side of the second edge contains slots on the inner surface and the seal, the hollow shaft is made of parts, contains from the side of the first edge of the tubular body the first piston with the first seal, drums, p located 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 - oil, a threaded shank and splines - on the outer surface, and also containing two limiting mechanisms of fluid communication with the chamber for liquids, each of which is made in the form of a belt of increased diameter of the hollow shaft, as well as the first and second annular valves, each of which is installed in the working fluid chamber with a hollow shaft 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 shaft, while 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 restricts the fluid flow in the opposite direction relative to the fluid flow in the second valve device of the second annular valve according to the invention comprises a valve module including a valve body and a housing adapter fastened together, a valve seat, a spacer sleeve, and the first and second ring valves mentioned above are mounted inside the valve body, while the valve module is fastened to parts of the tubular body, inside of which the first piston with the first seal is installed and, accordingly, the second piston with the second seal, and in each annular valve is installed, at least one valve device mentioned above, restricting the fluid flow inside the fluid chamber in one direction, and the first valve device of the first annular valve is arranged in such a way that restricts fluid flow in the opposite direction relative to the fluid flow in the second valve device of the second annular valve, and with the hollow shaft passing through the internal cavity of the valve module forms the central part of the chamber filled with working fluid - oil, while the valve set is made with an inner ring zone, the end of the inner ring zone is directed toward the end of the housing adapter, the spacer sleeve is mounted with axial play between the first and second ring valves mentioned above, the valve seat is made with its own sealant in contact with the inner surface of the valve body, and installed between the end face of the inner annular zone of the valve body and the second annular valve, between the inner surface of the spacer sleeve and the outer surface of the belt and an enlarged hollow shaft diameter forms a through annular channel, between the inner surface of the valve seat and the outer surface of the enlarged hollow shaft girdle a through slotted channel is formed, the end face of the first annular valve is in tight contact with the working fluid pressure and the end face of the housing adapter, the end face of the second annular the valve tightly contacts under the action of pressure of the working fluid with the end face of the valve seat directed to it, while parts of the tubular body Intended for installation of the first piston seal with the first and respectively the second piston to the second seal forming a part of the hollow shaft chamber filled with a working fluid, formed with a smooth stepless cavity.

Корпус клапанов и корпусной переходник снабжены уплотнителями из эластомера, установленными в кольцевых канавках перед входным витком наружной резьбы.The valve body and housing adapter are equipped with elastomer seals installed in the annular grooves in front of the inlet thread of the external thread.

Между торцами шлицов на наружной поверхности полого вала и направленным к шлицам ударником полого вала размещено ударное кольцо.Between the ends of the splines on the outer surface of the hollow shaft and the striker of the hollow shaft directed to the splines, a shock ring is placed.

Выполнение гидравлического бурильного яса таким образом, что содержит клапанный модуль, включающий корпус клапанов и корпусной переходник, скрепленные между собой, внутри корпуса клапанов размещены клапанное седло, распорная втулка, а также упомянутые выше первый и второй кольцевые клапаны, при этом клапанный модуль скреплен с частями трубчатого корпуса, внутри которых установлены первый поршень с первым уплотнителем и, соответственно, второй поршень со вторым уплотнителем, а в каждом кольцевом клапане установлено, по меньшей мере, одно упомянутое выше 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, и образует с полым валом, проходящим через внутреннюю полость клапанного модуля, центральную часть камеры, заполненной рабочей жидкостью - маслом, при этом корпус клапанов выполнен с внутренним кольцевым поясом, торец внутреннего кольцевого пояса направлен в сторону торца корпусного переходника, распорная втулка установлена с осевым люфтом между упомянутыми выше первым и вторым кольцевыми клапанами, клапанное седло выполнено с собственным уплотнителем, контактирующим с внутренней поверхностью корпуса клапанов, и установлено между торцом внутреннего кольцевого пояса корпуса клапанов и вторым кольцевым клапаном, между внутренней поверхностью распорной втулки и наружной поверхностью пояска увеличенного диаметра полого вала образован сквозной кольцевой канал, между внутренней поверхностью клапанного седла и наружной поверхностью пояска увеличенного диаметра полого вала образован сквозной щелевой канал, торец первого кольцевого клапана плотно контактирует при действии давления рабочей жидкости с направленным к нему торцом корпусного переходника, торец второго кольцевого клапана плотно контактирует при действии давления рабочей жидкости с направленным к нему торцом клапанного седла, при этом части трубчатого корпуса, предназначенные для установки первого поршня с первым уплотнителем и, соответственно, второго поршня со вторым уплотнителем, образующие с частями полого вала камеры, заполненные рабочей жидкостью, выполнены с гладкой бесступенчатой полостью, обеспечивает 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 "задержки", создаваемого гидравликой, и уменьшения потерь давления при сбросе давления рабочей жидкости (масла) из камеры высокого давления за счет установки клапанного модуля, внутри которого размещены первый и второй кольцевые клапаны, клапанное седло и распорная втулка, в каждом кольцевом клапане установлено клапанное устройство, ограничивающее течение жидкости внутри камеры рабочей жидкости в одном направлении, путем увеличения рабочей площади первого и второго кольцевых клапанов и снижения сверхвысокого давления рабочей жидкости для предотвращения деформации и смятия поясков увеличенного диаметра полого вала, проходящего через внутреннюю полость клапанного модуля.The implementation of the hydraulic drill jar in such a way that contains a valve module, comprising a valve body and a housing adapter, fastened together, inside the valve body there is a valve seat, a spacer sleeve, as well as the first and second ring valves mentioned above, while the valve module is fastened with parts a tubular body, inside of which a first piston with a first seal is installed and, accordingly, a second piston with a second seal, and at least one is installed in each annular valve about the above-mentioned valve device, restricting the fluid flow inside the fluid chamber in one direction, and the first valve device of the first annular valve is arranged in such a way that restricts fluid flow in the opposite direction relative to the fluid flow in the second valve device of the second annular valve, and forms a hollow a shaft passing through the internal cavity of the valve module, the central part of the chamber filled with working fluid - oil, while the valve body is flax with the inner annular belt, the end of the inner annular belt is directed towards the end face of the housing adapter, the spacer sleeve is installed with axial play between the first and second annular valves mentioned above, the valve seat is made with its own sealant in contact with the inner surface of the valve body, and is installed between the end face the inner annular zone of the valve body and the second annular valve, between the inner surface of the spacer sleeve and the outer surface of the enlarged girdle a hollow shaft meter is formed through the annular channel, between the inner surface of the valve seat and the outer surface of the belt of increased diameter of the hollow shaft is formed through the slotted channel, the end face of the first annular valve is in tight contact with the working fluid pressure directed to the end of the housing adapter, the end face of the second annular valve is tight in contact with the pressure of the working fluid directed to the end face of the valve seat, while the parts of the tubular body intended for installing the first piston with the first seal and, accordingly, the second piston with the second seal, forming chambers filled with working fluid with parts of the hollow shaft, made with a smooth stepless cavity, provides increased resource and reliability, the formation of ultra-high impact power in the wellbore with an optimal ratio between the shock load and the shock impulse acting up and down on the sticking place of the column, as well as preventing unexpected activation and spontaneous application impacts of a hydraulic jar upon impacts by increasing the accuracy of the "delay" time created by hydraulics and reducing pressure losses when the pressure of the working fluid (oil) is released from the high-pressure chamber by installing a valve module, inside which the first and second ring valves are located, the valve seat and spacer sleeve, a valve device is installed in each annular valve, restricting the flow of fluid inside the fluid chamber in one direction by increasing the working area of the first and second annular valves and reduce ultra-high pressure of the working fluid to prevent deformation and crushing of the belts of increased diameter of the hollow shaft passing through the internal cavity of the valve module.

Такое выполнение гидравлического бурильного яса упрощает конструкцию, снижает стоимость изготовления, обслуживания и ремонта, повышает надежность (снижает "чувствительность" к загрязнению масла) клапанных устройств первого и второго кольцевых клапанов за счет продувки и "самоочищения" жиклеров клапанных устройств при повторном динамическом ударе и сбросе давления рабочей жидкости из камеры высокого давления через щелевые каналы, образованные внутренними поверхностями первого и, соответственно, второго кольцевых клапанов и наружной поверхностью пояска увеличенного диаметра полого вала, а также улучшает гидродинамическое центрирование полого вала в трубчатом корпусе, предотвращает перекосы и прихваты в поверхностях трения, обусловленные циклическими изгибными напряжениями трубчатого корпуса при вращении изогнутой колонны бурильных труб в наклонной и горизонтальной скважине (при роторном бурении).This embodiment of the hydraulic drill jar simplifies the design, reduces the cost of manufacture, maintenance and repair, increases the reliability (reduces the "sensitivity" to oil contamination) of the valve devices of the first and second ring valves by blowing and "self-cleaning" the nozzles of the valve devices during repeated dynamic impact and discharge pressure of the working fluid from the high-pressure chamber through slotted channels formed by the inner surfaces of the first and, accordingly, second annular valves and the outer the surface of the girdle with an increased diameter of the hollow shaft, and also improves the hydrodynamic centering of the hollow shaft in the tubular body, prevents distortions and sticks in the friction surfaces due to cyclic bending stresses of the tubular body during rotation of the curved drill pipe string in an inclined and horizontal well (during rotary drilling).

Выполнение гидравлического бурильного яса таким образом, что корпус клапанов и корпусной переходник снабжены уплотнителями из эластомера, установленными в кольцевых канавках перед входным витком наружной резьбы, обеспечивает относительную гибкость заходной части перед входным витком наружной резьбы при действии сверхвысокого давления, например, 150 МПа, вследствие этого обеспечивается эффект "самоуплотнения", действие которого (герметичность) возрастает с увеличением давления в камере рабочей жидкости.The implementation of the hydraulic drill jar in such a way that the valve body and the body adapter are equipped with elastomer seals installed in the annular grooves in front of the inlet thread of the external thread provides relative flexibility of the inlet part in front of the inlet thread of the external thread under the action of ultrahigh pressure, for example, 150 MPa, as a result the effect of "self-sealing" is ensured, the effect of which (tightness) increases with increasing pressure in the chamber of the working fluid.

Повышение ресурса и надежности гидравлического бурильного яса обеспечивается также за счет упрощения конструкции, по существу, за счет устранения механизма подпружиненной защелки, известной и описанной в конструкции-прототипе.Increasing the resource and reliability of the hydraulic drill jar is also ensured by simplifying the design, essentially by eliminating the mechanism of the spring-loaded latch, known and described in the prototype design.

Выполнение гидравлического бурильного яса таким образом, что между торцами шлицов на наружной поверхности полого вала и направленным к шлицам ударником полого вала размещено ударное кольцо, повышает также точность контролируемой нагрузки, направленной вверх, с максимальным ударным импульсом, предотвращает наклеп и разрушение ударных торцов на шлицах полой оправки.The execution of the hydraulic drill jar in such a way that a shock ring is placed between the ends of the splines on the outer surface of the hollow shaft and the hammer of the hollow shaft directed to the splines increases the accuracy of the controlled load directed upwards with the maximum shock impulse, prevents hardening and destruction of the shock ends on the hollow splines mandrels.

Ниже представлен гидравлический бурильный яс двухстороннего действия RJ-2H-110.800 для освобождения от прихвата колонны бурильных труб в скважине с отметкой 3700 метров, имеющей боковой ствол длиной 650 метров.Below is a double-acting hydraulic drill jar RJ-2H-110.800 for release from sticking of a drill pipe string in a borehole with a mark of 3700 meters, having a side shaft 650 meters long.

На фиг.1 изображен гидравлический бурильный яс (в продольном разрезе): переводник для соединения с колонной бурильных труб, верхняя часть трубчатого корпуса, клапанный модуль, средняя и нижняя части трубчатого корпуса, полый вал, установленный внутри трубчатого корпуса и клапанного модуля.Figure 1 shows a hydraulic drill jar (in longitudinal section): a sub for connecting with a drill pipe string, the upper part of the tubular body, the valve module, the middle and lower parts of the tubular body, a hollow shaft mounted inside the tubular body and valve module.

На фиг.2 изображен элемент I на фиг.1 клапанного модуля: корпус клапанов, корпусной переходник, внутри размещены клапанное седло, распорная втулка, первый и второй кольцевые клапаны, в каждом из которых установлен ограничивающий механизм сообщения жидкости с камерой для жидкости, полый вал, проходящий через камеру для жидкости.In Fig. 2, element I is shown in Fig. 1 of the valve module: valve body, housing adapter, a valve seat, a spacer sleeve, first and second annular valves are placed inside, each of which has a limiting mechanism for communicating fluid with the fluid chamber, a hollow shaft passing through a fluid chamber.

На фиг.3 изображен элемент II на фиг.2 клапанного модуля: корпус клапанов, внутри размещены первый и второй кольцевые клапаны, в каждом из которых установлен ограничивающий механизм сообщения жидкости с камерой для жидкости, распорная втулка, клапанное седло, полый вал, проходящий через камеру для жидкости.Figure 3 shows element II in figure 2 of the valve module: valve body, inside the first and second annular valves are placed, each of which has a limiting mechanism for communicating fluid with the fluid chamber, an expansion sleeve, a valve seat, a hollow shaft passing through fluid chamber.

На фиг.4 изображен элемент III на фиг.1 трубчатого корпуса и установленного внутри первого поршня с первым уплотнителем, скрепленного с верхней частью полого вала.In Fig. 4, element III is shown in Fig. 1 of a tubular body and installed inside the first piston with a first seal, fastened to the upper part of the hollow shaft.

На фиг.5 изображен элемент IV на фиг.1 трубчатого корпуса и второго поршня со вторым уплотнителем, выполненного за одно целое с полым валом, между торцами шлицов полого вала и ударником размещено ударное кольцо.In Fig. 5, element IV is shown in Fig. 1 of a tubular body and a second piston with a second seal made integrally with the hollow shaft, an impact ring is placed between the ends of the slots of the hollow shaft and the hammer.

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

Полый вал 2 выполнен из частей 14 и 15, содержит со стороны первого края 8 трубчатого корпуса 1 первый поршень 16 с первым уплотнителем 17, ударники 18, 19, размещенные на части 14 полого вала 2 между внутренним выступом-наковальней 9 средней части 5 трубчатого корпуса 1 и выступом-наковальней 20 части трубчатого корпуса 1, со второго края 10 трубчатого корпуса 1 содержит второй поршень 21, выполненный за одно целое с частью 14 полого вала 2, второй поршень 21 выполнен со вторым уплотнителем 22, образующие камеру 23, заполненную рабочей жидкостью - маслом 24, например, трансмиссионным маслом SAE W80-140, часть 15 полого вала 2 содержит резьбовой хвостовик 25 и шлицы 26 на наружной поверхности части 15, при этом наружная поверхность части 15 полого вала 2 выполнена с покрытием из твердого сплава, показано на фиг.1, 4, 5.The hollow shaft 2 is made of parts 14 and 15, contains from the side of the first edge 8 of the tubular body 1 a first piston 16 with a first seal 17, impactors 18, 19, located on the part 14 of the hollow shaft 2 between the inner protrusion-anvil 9 of the middle part 5 of the tubular body 1 and the protrusion-anvil 20 of the part of the tubular body 1, from the second edge 10 of the tubular body 1 contains a second piston 21, made integral with the part 14 of the hollow shaft 2, the second piston 21 is made with a second seal 22, forming a chamber 23 filled with working fluid - oil 24, for example ep, transmission oil SAE W80-140, part 15 of the hollow shaft 2 contains a threaded shank 25 and splines 26 on the outer surface of the part 15, while the outer surface of the part 15 of the hollow shaft 2 is made of a hard alloy coating, shown in figures 1, 4 , 5.

Гидравлический бурильный яс двухстороннего действия содержит два ограничивающих механизма 27 и 28 сообщения рабочей жидкости -масла 24 с камерой 23 для жидкости 24, показано на фиг.1, 2, 3.A double-acting hydraulic drill jar contains two limiting mechanisms 27 and 28 for communicating the working fluid — oil 24 with the fluid chamber 23, as shown in FIGS. 1, 2, 3.

Ограничивающий механизм 27 сообщения жидкости 24 с камерой 23 для жидкости 24 выполнен в виде пояска 29 увеличенного диаметра части 14 полого вала 2, а также первого кольцевого клапана 30, который установлен в камере 23 рабочей жидкости 24 с частью 14 полого вала 2, проходящей через камеру 23 рабочей жидкости 24, внутренняя поверхность 31 первого кольцевого клапана 30 плотно контактирует с соответствующим пояском 29 увеличенного диаметра части 14 полого вала 2, при этом в первом кольцевом клапане 30 установлено первое клапанное устройство 32, ограничивающее течение рабочей жидкости - масла 24 в направлении по стрелке 33, показано на фиг.2, 3.The limiting mechanism 27 for the fluid 24 to communicate with the fluid chamber 23 is made in the form of a belt 29 of an increased diameter of the part 14 of the hollow shaft 2, as well as the first annular valve 30, which is installed in the chamber 23 of the working fluid 24 with the part 14 of the hollow shaft 2 passing through the chamber 23 of the working fluid 24, the inner surface 31 of the first annular valve 30 is in close contact with the corresponding girdle 29 of an increased diameter of the part 14 of the hollow shaft 2, while the first valve device 32 is installed in the first annular valve 30, restricting echenie working fluid - oil 24 in the direction of arrow 33, shown in Figures 2, 3.

Торец 34 первого кольцевого клапана 30 плотно контактирует с торцом 35 части трубчатого корпуса 1, показано на фиг.2, 3.The end face 34 of the first annular valve 30 is in close contact with the end face 35 of the part of the tubular body 1, shown in figure 2, 3.

Когда торец 34 первого кольцевого клапана 30 (из бронзы) не прижат давлением рабочей жидкости 24 к торцу 35 части трубчатого корпуса 1, рабочая жидкость 24 может перетекать (при обратном ходе) через циркуляционные отверстия 36 кольцевого клапана 30 для быстрого выравнивания давлений рабочей жидкости 24 с разных сторон кольцевого клапана 30, показано на фиг.2, 3.When the end face 34 of the first annular valve 30 (made of bronze) is not pressed by the pressure of the working fluid 24 to the end face 35 of the part of the tubular body 1, the working fluid 24 can flow (during the reverse stroke) through the circulation openings 36 of the ring valve 30 to quickly equalize the working fluid pressures 24 s different sides of the annular valve 30, shown in figure 2, 3.

В первом кольцевом клапане 30 выше по потоку 33 перед первым клапанным устройством 32 размещен фильтр 37 из "спеченного" бронзового порошка, пористость 25-50%, полый винт 38 с внутренним шестигранником для циркуляции рабочей жидкости 24 в клапанном устройстве 32, показано на фиг.3.In the first annular valve 30, upstream 33, in front of the first valve device 32, a sintered bronze powder filter 37 is placed, porosity 25-50%, an Allen screw 38 for circulating the working fluid 24 in the valve device 32, shown in FIG. 3.

Ограничивающий механизм 28 сообщения жидкости 24 с камерой 23 для жидкости 24 расположен в противоположном направлении (оппозитно) относительно ограничивающего механизма 27 сообщения рабочей жидкости 24 с камерой 23 для жидкости 24, по существу, в виде пояска 39 увеличенного диаметра части 14 полого вала 2, а также второго кольцевого клапана 40, который установлен в камере 23 рабочей жидкости 24 с частью 14 полого вала 2, проходящего через внутреннюю полость, по существу, через камеру 23 рабочей жидкости 24, при этом внутренняя поверхность 41 второго кольцевого клапана 40 плотно контактирует с соответствующим пояском 39 увеличенного диаметра части 14 полого вала 2, во втором кольцевом клапане 40 установлено в противоположном направлении, оппозитно клапанному устройству 32, второе клапанное устройство 42, ограничивающее течение жидкости 24 в направлении по стрелке 43, показано на фиг.3.The limiting mechanism 28 for communicating the fluid 24 with the fluid chamber 23 is in the opposite direction (opposite) with respect to the limiting mechanism 27 for communicating the working fluid 24 with the fluid chamber 23, essentially in the form of a belt 39 of an increased diameter of the portion 14 of the hollow shaft 2, and also the second annular valve 40, which is installed in the chamber 23 of the working fluid 24 with part 14 of the hollow shaft 2 passing through the internal cavity, essentially through the chamber 23 of the working fluid 24, while the inner surface 41 of the second ring of the valve 40 is in close contact with the corresponding girdle 39 of an increased diameter of the part 14 of the hollow shaft 2, in the second annular valve 40 is installed in the opposite direction, opposite the valve device 32, the second valve device 42, restricting the flow of fluid 24 in the direction of arrow 43, is shown in FIG. .3.

Когда торец 44 второго кольцевого клапана 40 (из бронзы) не прижат давлением рабочей жидкости 24 к торцу (не показанному) части трубчатого корпуса 1, рабочая жидкость 24 может перетекать (при обратном ходе) через циркуляционные отверстия 45 кольцевого клапана 40 для быстрого выравнивания давлений жидкости 24 с разных сторон кольцевого клапана 40, показано на фиг.3.When the end face 44 of the second annular valve 40 (made of bronze) is not pressed by the pressure of the working fluid 24 against the end (not shown) of the part of the tubular body 1, the working fluid 24 can flow (during the reverse stroke) through the circulation openings 45 of the ring valve 40 to quickly equalize the pressure of the fluid 24 from different sides of the annular valve 40, shown in FIG.

Во втором кольцевом клапане 40 выше по потоку 43 перед вторым клапанным устройством 42 размещен фильтр 44 из "спеченного" бронзового порошка, пористость 25-50%, полый винт 45 с внутренним шестигранником для циркуляции рабочей жидкости - масла 24 в клапанном устройстве 42, показано на фиг.3.In the second annular valve 40 upstream 43 in front of the second valve device 42 there is a filter 44 made of sintered bronze powder, porosity 25-50%, a hollow screw 45 with an internal hexagon for circulating the working fluid — oil 24 in the valve device 42, shown in figure 3.

Первое клапанное устройство 32, расположенное в первом кольцевом клапане 30, ограничивает по расходу (дросселирует) течение рабочей жидкости 24 по стрелке 33 в противоположном направлении относительно течения жидкости 24 по стрелке 43 во втором клапанном устройстве 42, расположенном во втором кольцевом клапане 40, показано на фиг.2, 3.The first valve device 32, located in the first annular valve 30, limits the flow rate (throttles) the flow of the working fluid 24 in the direction of arrow 33 in the opposite direction relative to the flow of fluid 24 in the direction of arrow 43 in the second valve device 42 located in the second ring valve 40, shown in figure 2, 3.

Гидравлический бурильный яс двухстороннего действия содержит клапанный модуль 46, включающий корпус 47 клапанов и корпусной переходник 48, скрепленные между собой резьбой 49, внутри корпуса 47 клапанов размещены клапанное седло 50, распорная втулка 51, а также первый кольцевой клапан 30 и второй кольцевой клапан 40, при этом клапанный модуль 46 скреплен с частями 3 и 4 трубчатого корпуса 1 резьбами, соответственно 52 и 53, внутри части 3 трубчатого корпуса 1 установлен первый поршень 16 с первым уплотнителем 17 и, соответственно, второй поршень 21, выполненный за одно целое с частью 14 полого вала 2, со вторым уплотнителем 22, показано на фиг.1, 2, 3.The double-acting hydraulic drill jar contains a valve module 46, including a valve body 47 and a body adapter 48 fastened together by a thread 49, inside the valve body 47 there is a valve seat 50, an expansion sleeve 51, as well as a first ring valve 30 and a second ring valve 40, wherein the valve module 46 is fastened to parts 3 and 4 of the tubular body 1 by threads, 52 and 53, respectively; inside the part 3 of the tubular body 1, a first piston 16 is installed with a first seal 17 and, accordingly, a second piston 21 made which is integral with the part 14 of the hollow shaft 2, with the second seal 22, shown in figures 1, 2, 3.

В каждом кольцевом клапане 30 и 40 установлено, по меньшей мере, одно клапанное устройство, соответственно 32 и 42 (может быть установлено по два клапанных устройства, соответственно 32 и 42), ограничивающих течение (расход) рабочей жидкости - масла 24 внутри камеры 23 рабочей жидкости 24 в одном направлении, например, 33 или 43, показано на фиг.1, 2, 3.At least one valve device, 32 and 42, respectively, is installed in each annular valve 30 and 40 (two valve devices, 32 and 42, respectively, can be installed) that limit the flow (flow) of the working fluid — oil 24 inside the working chamber 23 liquid 24 in one direction, for example, 33 or 43, is shown in figures 1, 2, 3.

Первое клапанное устройство 32, расположенное в первом кольцевом клапане 30, ограничивает по расходу (дросселирует) течение рабочей жидкости 24 по стрелке 33 в противоположном направлении относительно течения жидкости 24 по стрелке 43 во втором клапанном устройстве 42, расположенном во втором кольцевом клапане 40, и образует с частью 14 полого вала 2, проходящей через внутреннюю полость клапанного модуля 46, центральную часть 54 камеры 23, заполненной рабочей жидкостью - маслом 24, показано на фиг.1, 2, 3.The first valve device 32, located in the first annular valve 30, limits the flow (throttles) the flow of the working fluid 24 in the direction of arrow 33 in the opposite direction relative to the flow of fluid 24 in the direction of arrow 43 in the second valve device 42 located in the second ring valve 40, and forms with part 14 of the hollow shaft 2 passing through the internal cavity of the valve module 46, the Central part 54 of the chamber 23, filled with a working fluid - oil 24, is shown in figures 1, 2, 3.

Корпус 47 клапанов выполнен с внутренним кольцевым поясом 55, торец 56 внутреннего кольцевого пояса 55 направлен в сторону торца 35 корпусного переходника 48 (части трубчатого корпуса 1), распорная втулка 51 установлена с осевым люфтом 5 мм, равным сумме двух зазоров 56 (2,5 мм) и 57 (2,5 мм) между первым и вторым кольцевыми клапанами, соответственно 30 и 40, клапанное седло 50 выполнено с собственным уплотнителем 58, контактирующим с внутренней поверхностью 59 корпуса 47 клапанов, и установлено между торцом 56 внутреннего кольцевого пояса 55 корпуса 47 клапанов и торцом 44 второго кольцевого клапана 40, показано на фиг.1, 2, 3.The valve body 47 is made with an inner ring belt 55, the end face 56 of the inner ring belt 55 is directed towards the end face 35 of the housing adapter 48 (parts of the tubular body 1), the spacer sleeve 51 is installed with an axial play of 5 mm equal to the sum of the two clearances 56 (2.5 mm) and 57 (2.5 mm) between the first and second annular valves, 30 and 40, respectively, the valve seat 50 is made with its own seal 58 in contact with the inner surface 59 of the valve housing 47, and is installed between the end face 56 of the inner annular belt 55 of the housing 47 valves and ortsom 44 of the second ring valve 40, shown in Figures 1, 2, 3.

Между внутренней поверхностью 60 распорной втулки 51 и наружной поверхностью 61, расположенной между поясками 29, 39 увеличенного диаметра части 14 полого вала 2, образован сквозной кольцевой канал 62, показано на фиг.2, 3.Between the inner surface 60 of the spacer sleeve 51 and the outer surface 61 located between the belts 29, 39 of the increased diameter of the part 14 of the hollow shaft 2, a through annular channel 62 is formed, shown in Fig.2, 3.

Между внутренней поверхностью пояска 63 клапанного седла 50 и пояском 39 увеличенного диаметра части 14 полого вала 2 образован сквозной щелевой канал 64, показано на фиг.1.Between the inner surface of the girdle 63 of the valve seat 50 and the girdle 39 of an increased diameter of the part 14 of the hollow shaft 2, a through slot channel 64 is formed, shown in FIG.

Торец 34 первого кольцевого клапана 30 плотно контактирует при действии давления рабочей жидкости - масла 24 в направлении 33 с направленным к нему торцом 35 корпусного переходника 48 (части трубчатого корпуса 1), торец 44 второго кольцевого клапана 40 плотно контактирует при действии давления рабочей жидкости - масла 24 в направлении 43 с направленным к нему торцом 65 клапанного седла 50, показано на фиг.2, 3.The end face 34 of the first annular valve 30 is in tight contact with the pressure of the working fluid - oil 24 in the direction 33 with the end face 35 of the housing adapter 48 (part of the tubular body 1), the end face 44 of the second annular valve 40 is tightly in contact with the pressure of the working fluid - oil 24 in the direction 43 with the end face 65 of the valve seat 50 directed towards it, shown in FIGS. 2, 3.

Часть 3 трубчатого корпуса 1, предназначенная для установки первого поршня 16 с первым уплотнителем 17, образующая с частью 14 полого вала 2 камеру 23, заполненную рабочей жидкостью - маслом 24, выполнена с гладкой бесступенчатой полостью (без внутренних буртов) и имеет диаметр 66, Д, показано на фиг.1.Part 3 of the tubular housing 1, designed to install the first piston 16 with the first seal 17, forming with the part 14 of the hollow shaft 2 a chamber 23 filled with a working fluid - oil 24, is made with a smooth stepless cavity (without inner collars) and has a diameter of 66, D shown in figure 1.

Часть 4 трубчатого корпуса 1, предназначенная для установки второго поршня 21 со вторым уплотнителем 22, образующая с частью 14 полого вала 2 камеру 23, заполненную рабочей жидкостью - маслом 24, выполнена с гладкой бесступенчатой полостью (без внутренних буртов) и также имеет одинаковый диаметр 66, Д, показано на фиг.1.Part 4 of the tubular housing 1, designed to install a second piston 21 with a second seal 22, forming a chamber 23 with a part 14 of the hollow shaft 2, filled with a working fluid - oil 24, is made with a smooth stepless cavity (without inner collars) and also has the same diameter 66 , D, shown in figure 1.

Корпус 47 клапанов и корпусной переходник 48 снабжены кольцевыми уплотнителями 67 из эластомера, установленными в кольцевых канавках 68 перед входным витком 69 наружной резьбы 49, показано на фиг.2, 3.The valve body 47 and the housing adapter 48 are provided with elastomer O-rings 67 installed in the annular grooves 68 in front of the inlet turn 69 of the external thread 49, shown in FIGS. 2, 3.

Между торцами 70 шлицов 26 на наружной поверхности части 15 полого вала 2 и направленным к шлицам 26 ударником 18 части 14 полого вала 2 размещено ударное кольцо 71, где поз.72 - торец ударного кольца 71, показано на фиг.5.Between the ends 70 of the slots 26 on the outer surface of the part 15 of the hollow shaft 2 and the striker 18 directed to the slots 26 of the part 14 of the hollow shaft 2, a shock ring 71 is placed, where pos. 72 is the end face of the shock ring 71, shown in Fig. 5.

Кроме того, поз.73 - резьбовые пробки в местах с наибольшей толщиной стенки для заливки рабочей жидкости 24, трансмиссионного масла SAE W80-140 в камеру 23 рабочей жидкости 24; поз.74 - направление потока бурового раствора внутри переводника 13, предназначенного для соединения с нижней частью верхней колонны бурильных труб, а также внутри трубчатого корпуса 1, корпусного переходника 48, корпуса 47 клапанов и полого вала 2, при этом поз.75 - шлицевая буферная камера рабочей жидкости 24, расположенная между уплотнителем 12 части 6 полого корпуса 1 и уплотнителем 22 поршня 21 части 14 полого вала 2, также заполненная рабочей жидкостью 24, трансмиссионным маслом SAE W80-140, показано на фиг.1.In addition, item 73 - threaded plugs in places with the largest wall thickness for filling the working fluid 24, transmission oil SAE W80-140 in the chamber 23 of the working fluid 24; pos.74 - the direction of flow of the drilling fluid inside the sub 13, designed to connect with the lower part of the upper string of drill pipes, as well as inside the tubular body 1, the housing adapter 48, the valve body 47 and the hollow shaft 2, while pos.75 - slotted buffer a fluid chamber 24 located between the seal 12 of the part 6 of the hollow body 1 and the seal 22 of the piston 21 of the part 14 of the hollow shaft 2, also filled with the working fluid 24, transmission oil SAE W80-140, is shown in FIG. 1.

Ниже представлены значения параметров гидравлического бурильного яса двухстороннего действия RJ-2H-110.800, имеющего наружный диаметр 110 мм, которые приведены в таблице.Below are the values of the parameters of a double-acting hydraulic drill jar RJ-2H-110.800, having an outer diameter of 110 mm, which are shown in the table.

№ п/пNo. p / p Наименование параметра или размераName of parameter or size Значения параметраParameter Values 1one Максимальный наружный диаметр, ммMax outer diameter mm 110110 22 Минимальный внутренний диаметр, ммMinimum inner diameter, mm 50fifty 33 Длина полного хода, ммFull stroke length, mm 635±10635 ± 10 4four Длина свободного хода вверх, ммFreewheel length up mm 200±10200 ± 10 55 Длина свободного хода вниз, ммFreewheel down, mm 200±10200 ± 10 66 Максимально допустимая растягивающая (сжимающая) нагрузка, передаваемая на детали яса во время гидравлической задержки, кгс, не менееThe maximum allowable tensile (compressive) load transmitted to the jar parts during the hydraulic delay, kgf, not less 3170031700 77 Время гидравлической задержки (в обоих направлениях), секундHydraulic delay time (in both directions), seconds 30…12030 ... 120 88 Давление рабочей жидкости во время гидравлической задержки, кгс/см², не болееThe pressure of the working fluid during the hydraulic delay, kgf / cm ² , no more 13001300 99 Максимально допустимая растягивающая нагрузка, передаваемая на детали яса, кгс, не менееMaximum allowable tensile load transmitted to the details of the jar, kgf, not less 139000139000 1010 Максимально допустимый крутящий момент, передаваемый на детали яса, кгс-м, не менееThe maximum allowable torque transmitted to the details of the jar, kgf-m, not less 15001500 11eleven Присоединительные резьбы по API Spec 7-2 (СТП 002-2009)Connecting threads according to API Spec 7-2 (STP 002-2009) NC 31 (3-86)NC 31 (3-86) 1212 Длина (в растянутом положении), м, не болееLength (in the extended position), m, no more 7,27.2 1313 Масса, кг, не болееWeight, kg, no more 300300 14fourteen Температура применения, °С, не болееApplication temperature, ° С, no more 130130 15fifteen Межремонтный период, часов ниже стола ротораOverhaul period, hours below the rotor table 500500

Камеры 23 для рабочей жидкости 24 через резьбовые отверстия под пробки 73 заполняют рабочей жидкостью 24 (трансмиссионным маслом SAE W80-140), производят прокачку рабочей жидкости 24 для удаления воздуха, затем производят затяжку пробок 73.Chambers 23 for the working fluid 24 through the threaded holes for the plugs 73 are filled with the working fluid 24 (transmission oil SAE W80-140), pumping the working fluid 24 to remove air, then tighten the plugs 73.

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 pressure drop or mechanical), the trajectory and angle of inclination of the borehole, the configuration of the bottomhole assembly, the pressure of the pump, the buoyancy coefficient of the drilling fluid, size the maximum load on the bit, the allowable tensile force of the drill string, the tensile strength of the drill pipe.

Гидравлический бурильный яс соединяют резьбой 7 части 3 трубчатого корпуса 1 с переводником 13, переводник 13 соединяют с низом верхней части колонны бурильных труб, применяемой при бурении нефтяной скважины, а резьбовым хвостовиком 25 полого вала 2 соединяют с верхом нижней части колонны бурильных труб, которая располагается ниже яса. Гидростатическое давление бурового раствора внутри полого вала 2 и трубчатого корпуса 1, подаваемого от устья скважины к долоту в направлении 73, при бурении героторным винтовым гидравлическим двигателем (с вращением колонны бурильных труб) составляет 35÷45 МПа.The hydraulic drill jar is connected by a thread 7 of part 3 of the tubular body 1 to an adapter 13, the adapter 13 is connected to the bottom of the upper part of the drill pipe string used for drilling an oil well, and the threaded shank 25 of the hollow shaft 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 shaft 2 and the tubular body 1, supplied from the wellhead to the bit in direction 73, during drilling with a gerotor screw hydraulic motor (with rotation of the drill pipe string) is 35 ÷ 45 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: ограничивающим механизмом 27 сообщения жидкости 24 с камерой 23 для жидкости 24, выполненным в виде пояска 29 увеличенного диаметра части 14 полого вала 2, а также первого кольцевого клапана 30, который установлен в камере 23 рабочей жидкости 24 с частью 14 полого вала 2, проходящей через камеру 23 рабочей жидкости 24, внутренняя поверхность 31 первого кольцевого клапана 30 плотно контактирует с пояском 29 увеличенного диаметра части 14 полого вала 2, при этом в первом кольцевом клапане 30 установлено первое клапанное устройство 32, ограничивающее течение рабочей жидкости - масла 24 в направлении по стрелке 33, 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: the limiting mechanism 27 for the fluid 24 to communicate with the fluid chamber 23, made in the form of a belt 29 of increased diameter of the part 14 of the hollow shaft 2, as well as the first annular valve 30, which is installed in the chamber 23 of the working fluid 24 with the part 14 of the hollow shaft 2 passing through the chamber 23 of the working fluid 24, the inner surface 31 of the first annular valve 30 is in tight contact with the girdle 29 of an increased diameter of the part 14 of the hollow shaft 2, while in the first annular valve 30 tanovleno first valve device 32, for limiting the working fluid - oil 24 in the direction of arrow 33, and is maintained as long as the drill string is not required to be created tensile stresses. The stage of free movement of parts inside the jar is intended for stress relaxation, essentially, for a sharp release 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 beds, i.e. where maximum speed is achieved when the jar is released or the stage of its free movement is completed, weighted drill pipes (UBTs) 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.A stress 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 passes into the stress state energy.

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.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 in cross-section, for example, the transition from the coupling to heavy weight and the collar. Then it will be reflected down.

Волна напряжения, которая первоначально двигалась вниз от яса, достигает места 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.The tension wave that originally moved down from the jar reaches the sticking point and is reflected back up. After some time, the combination of stress waves at the sticking point determines the value of the maximum applied load. Usually, the greater the shock impulse applied to the sticking point, the lower the shock load. Moreover, 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 impulse of impact causes the sticking point to slip. Impact force is a major factor. In the best ratio, a certain dynamic impact with a sufficient shock impulse, essentially with ultra-high impact power, is needed.

Оптимальное местоположение 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.The 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, as 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 the friction loss against the borehole wall of the bent drill pipe string in an oblique directional bore, an additional pulling force is applied to the drill string, 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 динамических ударов ясом в направлении вверх:Dynamic strikes with an ias upward:

Для удара вверх прикладывают нагрузку вычисленной величины, а затем включают при помощи компьютера тормоз буровой лебедки. Трубчатый корпус 1, соединенный с переходником 13 и верхней частью колонны бурильных труб, при натяжении верхней части колонны бурильных труб вытягивается из полого вала 2, который соединен с нижней частью колонны бурильных труб, застрявшей в наклонном и (или) горизонтальном участке нефтяной скважины.To strike up, a load of calculated value is applied, and then the winch brake is applied using a computer. The tubular body 1, connected to the adapter 13 and the upper part of the drill pipe string, pulls the upper part of the drill pipe string from the hollow shaft 2, which is connected to the lower part of the drill pipe string stuck in an inclined and (or) horizontal section of the oil well.

Поршень 16 с уплотнителем 17, образующие камеру 23, заполненную рабочей жидкостью 24, трансмиссионным маслом SAE W80-140, создают сверхвысокое давление, по существу 124,5 МПа, в камере 23 рабочей жидкости, расположенной выше кольцевого клапана 30, по существу между кольцевым клапаном 30 и поршнем 16 с уплотнителем 17, при этом торец 44 кольцевого клапана 40 плотно прижимается под действием давления рабочей жидкости 24 к торцу клапанного седла 50, выполненного с собственным уплотнителем 58, контактирующим с внутренней поверхностью 59 корпуса 47 клапанов, и установленного между торцом 56 внутреннего кольцевого пояса 55 корпуса 47 клапанов и торцом 44 второго кольцевого клапана 40.A piston 16 with a seal 17, forming a chamber 23, filled with a working fluid 24, transmission oil SAE W80-140, create ultrahigh pressure, essentially 124.5 MPa, in the chamber 23 of the working fluid located above the annular valve 30, essentially between the annular valve 30 and a piston 16 with a seal 17, while the end face 44 of the annular valve 40 is tightly pressed under the pressure of the working fluid 24 to the end face of the valve seat 50, made with its own seal 58, in contact with the inner surface 59 of the valve body 47, and install flax between the end face 56 of the inner annular zone 55 of the valve body 47 and the end face 44 of the second annular valve 40.

При этом торец 34 первого кольцевого клапана 30 (из бронзы) не прижат давлением рабочей жидкости 24 к торцу 35 части трубчатого корпуса 1, рабочая жидкость 24 может перетекать через циркуляционные отверстия 36 кольцевого клапана 30 для быстрого выравнивания давления рабочей жидкости 24 с разных сторон кольцевого клапана 30, а рабочая жидкость 24 во время движения полого корпуса 1 при натяжении верхней части колонны бурильных труб не может перетекать через циркуляционные отверстия 45 кольцевого клапана 40.In this case, the end face 34 of the first annular valve 30 (made of bronze) is not pressed by the pressure of the working fluid 24 to the end 35 of the part of the tubular body 1, the working fluid 24 can flow through the circulation holes 36 of the annular valve 30 to quickly equalize the pressure of the working fluid 24 from different sides of the annular valve 30, and the working fluid 24 during the movement of the hollow body 1 when pulling the upper part of the drill pipe string cannot flow through the circulation holes 45 of the annular valve 40.

При срыве края пояска увеличенного диаметра 29 полого вала 2 с края внутренней поверхности 41 кольцевого клапана 40 происходит гидравлический удар рабочей жидкости 24 в полость, расположенную ниже кольцевого клапана 40, по существу, в полость между кольцевым клапаном 40 и клапаном 21 части 14 полого вала 2 с уплотнениями 22, 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 торец 9 части 5 трубчатого корпуса 1 наносит удар по торцу 72 ударного кольца 71, установленного между торцами 70 шлицов 26 на наружной поверхности части 15 полого вала 2 и направленным к шлицам 26 ударником 71 части 14 полого вала 2.When the edge of the girdle of increased diameter 29 of the hollow shaft 2 is torn off from the edge of the inner surface 41 of the annular valve 40, a hydraulic shock of the working fluid 24 occurs in the cavity located below the annular valve 40, essentially in the cavity between the annular valve 40 and the valve 21 of the part 14 of the hollow shaft 2 with seals 22, using the "sudden expansion" effect, with minimal pressure loss and the formation of ultra-high impact power in the wellbore with an optimal ratio between the shock load and the shock pulse, which stay at the place of sticking of the column, while the end 9 of part 5 of the tubular body 1 strikes the end face 72 of the shock ring 71 installed between the ends 70 of the splines 26 on the outer surface of the part 15 of the hollow shaft 2 and the striker 71 directed to the splines 26 of the part 14 of the hollow shaft 2 .

Натянутая колонна бурильных труб в течение, например, 45 мс, теряет упругие напряжения растяжения, а в бурильных трубах и соединениях бурильных труб возникает эффект релаксации упругих напряжений растяжения.A tensioned drill pipe string, for example, 45 ms, loses elastic tensile stresses, and the effect of relaxation of elastic tensile stresses arises in drill pipes and drill pipe joints.

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 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 места прихвата и отражается назад вверх. Через некоторое время комбинация волн напряжения в месте прихвата определяет величину максимальной прикладываемой нагрузки.The tension wave that originally moved down from the jar reaches the sticking point and is reflected back up. After some time, the combination of stress waves at the sticking point determines the value of the maximum applied load.

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

Нанесение динамических ударов ясом в направлении вниз:Dynamic strikes with an ias in the down direction:

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, telling the impulse to the drill string from top to bottom.

Трубчатый корпус 1, соединенный с переходником 13 и верхней частью колонны бурильных труб, при перемещении вниз верхней части колонны бурильных труб вдавливается в полый вал 2, который соединен с нижней частью колонны бурильных труб, застрявшей в наклонном и (или) горизонтальном участке нефтяной скважины.The tubular body 1 connected to the adapter 13 and the upper part of the drill pipe string, when moving down the upper part of the drill pipe string, is pressed into the hollow shaft 2, which is connected to the lower part of the drill pipe string stuck in an inclined and (or) horizontal section of the oil well.

Поршень 21 с уплотнителем 22, образующие камеру 23, заполненную рабочей жидкостью 24, трансмиссионным маслом SAE W80-140, создают сверхвысокое давление, по существу 124,5 МПа, в камере 23 рабочей жидкости 24, расположенной ниже кольцевого клапана 30, по существу между кольцевым клапаном 30 и поршнем 21 с уплотнителем 22, при этом торец 34 кольцевого клапана 30 плотно прижимается под действием давления рабочей жидкости 24 к торцу 35 корпусного переходника 48, снабженного кольцевыми уплотнителями 67 из эластомера, установленными в кольцевых канавках 68 перед входным витком 69 наружной резьбы 49.A piston 21 with a seal 22, forming a chamber 23, filled with a working fluid 24, transmission oil SAE W80-140, create ultrahigh pressure, essentially 124.5 MPa, in the chamber 23 of the working fluid 24 located below the annular valve 30, essentially between the annular the valve 30 and the piston 21 with the seal 22, while the end face 34 of the annular valve 30 is tightly pressed under the action of the pressure of the working fluid 24 to the end face 35 of the housing adapter 48, equipped with ring seals 67 of elastomer installed in the annular grooves 68 in front of the inlet coil 69 of the male thread 49.

При этом торец 44 второго кольцевого клапана 40 (из бронзы) не прижат давлением рабочей жидкости 24 к торцу 65 клапанного седла 50, рабочая жидкость 24 может перетекать через циркуляционные отверстия 45 кольцевого клапана 40 для быстрого выравнивания давления рабочей жидкости 24 с разных сторон кольцевого клапана 40, а рабочая жидкость 24 во время движения полого корпуса 1 при перемещении вниз верхней части колонны бурильных труб и вдавливания в полый вал 2, который соединен с нижней частью колонны бурильных труб, застрявшей в наклонном и (или) горизонтальном участке нефтяной скважины, не может перетекать через циркуляционные отверстия 36 первого кольцевого клапана 30.In this case, the end face 44 of the second annular valve 40 (made of bronze) is not pressed by the pressure of the working fluid 24 to the end face 65 of the valve seat 50, the working fluid 24 can flow through the circulation holes 45 of the annular valve 40 to quickly equalize the pressure of the working fluid 24 from different sides of the annular valve 40 and the working fluid 24 during the movement of the hollow body 1 when moving down the upper part of the drill pipe string and pushing it into the hollow shaft 2, which is connected to the lower part of the drill pipe string, which is stuck in an inclined and / or horizon the total section of the oil well, cannot flow through the circulation holes 36 of the first annular valve 30.

При срыве края пояска увеличенного диаметра 39 полого вала 2 с края внутренней поверхности 31 кольцевого клапана 30 происходит гидравлический удар рабочей жидкости 24 в полость, расположенную выше кольцевого клапана 30, по существу, в полость между кольцевым клапаном 30 и клапаном 16 полого вала 2 с уплотнениями 17, 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.When the edge of the belt of increased diameter 39 of the hollow shaft 2 is torn off from the edge of the inner surface 31 of the annular valve 30, a hydraulic shock of the working fluid 24 occurs in the cavity located above the annular valve 30, essentially into the cavity between the annular valve 30 and the valve 16 of the hollow shaft 2 with seals 17, using the “sudden expansion” effect, with minimal pressure loss and the formation of ultra-high impact power in the wellbore with the optimal ratio between the shock load and the shock pulse, mi to the place of sticking columns.

При этом ударный торец 20 выступа-наковальни 20 части трубчатого корпуса 1, по существу, торец 20 корпуса 47 клапанов наносит удар по внутреннему выступу-наковальне 19 на части 14 полого вала 2 при контролируемом соотношении между ударной нагрузкой и ударным импульсом, воздействующими вниз на место прихвата колонны и (или) на долото.In this case, the shock end 20 of the anvil protrusion 20 of the part of the tubular body 1, essentially the end face 20 of the valve body 47, strikes the inner protrusion of the anvil 19 on the part 14 of the hollow shaft 2 with a controlled ratio between the shock load and the shock impulse acting downward in place sticking columns and (or) on the bit.

Волна напряжения одновременно движется вниз к точке прихвата и вверх к муфтам и УБТ. Волна напряжения, которая передастся 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 that is transmitted upward to the couplings or heavy weight, moves up until it reaches the point of change of the cross section, for example, the transition from the coupling to heavy weight and UBT, then it is reflected down.

Для того чтобы снова произошло нанесение динамического удара, поднимают бурильную колонну до тех пор, пока индикатор нагрузки не зафиксирует увеличение веса выше веса свободной колонны.In order for dynamic impact to occur 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 клапанный модуль 46, включающий корпус 47 клапанов и корпусной переходник 48, скрепленные между собой резьбой 49, внутри корпуса 47 клапанов размещены клапанное седло 50, распорная втулка 51, а также первый кольцевой клапан 30 и второй кольцевой клапан 40, клапанный модуль 46 скреплен с частями 3 и 4 трубчатого корпуса 1 резьбами, соответственно 52 и 53, внутри части 3 трубчатого корпуса 1 установлен первый поршень 16 с первым уплотнителем 17 и, соответственно, второй поршень 21, выполненный за одно целое с частью 14 полого вала 2, со вторым уплотнителем 22, при этом в каждом кольцевом клапане 30 и 40 установлено, по меньшей мере, одно клапанное устройство, соответственно 32 и 42 (может быть установлено по два клапанных устройства, соответственно 32 и 42), ограничивающих течение (расход) рабочей жидкости - масла 24 внутри камеры 23 рабочей жидкости 24 в одном направлении, при этом первое клапанное устройство 32, расположенное в первом кольцевом клапане 30, ограничивает по расходу течение рабочей жидкости 24 по стрелке 33 в противоположном направлении относительно течения жидкости 24 по стрелке 43 во втором клапанном устройстве 42, расположенном во втором кольцевом клапане 40, и образует с частью 14 полого вала 2, проходящей через внутреннюю полость клапанного модуля 46, центральную часть 54 камеры 23, заполненной рабочей жидкостью - маслом 24, при этом корпус 47 клапанов выполнен с внутренним кольцевым поясом 55, торец 56 внутреннего кольцевого пояса 55 направлен в сторону торца 35 корпусного переходника 48 (части трубчатого корпуса 1), распорная втулка 51 установлена с осевым люфтом, равным сумме двух зазоров 56 и 57 между первым и вторым кольцевыми клапанами, соответственно 30 и 40, клапанное седло 50 выполнено с собственным уплотнителем 58, контактирующим с внутренней поверхностью 59 корпуса 47 клапанов, и установлено между торцом 56 внутреннего кольцевого пояса 55 корпуса 47 клапанов и торцом 44 второго кольцевого клапана 40, между внутренней поверхностью 60 распорной втулки 51 и наружной поверхностью 61, расположенной между поясками 29, 39 увеличенного диаметра части 14 полого вала 2, образован сквозной кольцевой канал 62, между внутренней поверхностью пояска 63 клапанного седла 50 и пояском 39 увеличенного диаметра части 14 полого вала 2 образован сквозной щелевой канал 64, повышает ресурс и надежность, обеспечивает образование сверхвысокой ударной мощности в стволе скважины при оптимальном соотношении между ударной нагрузкой и ударным импульсом, воздействующими вверх и вниз на место прихвата колонны, предотвращает неожиданную активизацию и самопроизвольное нанесение ударов гидравлического яса при ударах вверх и вниз, повышает точность времени "задержки", создаваемого гидравликой, и уменьшает потери давления при сбросе давления рабочей жидкости из камеры высокого давления за счет увеличения рабочей площади первого и второго поршней, размещения первого и второго кольцевых клапанов в клапанном модуле и снижения давления рабочей жидкости для предотвращения деформации и смятия поясков увеличенного диаметра полого вала, проходящего через внутреннюю полость клапанного модуля.The execution of the hydraulic drill jar in such a way that contains a valve module 46, comprising a valve body 47 and a body adapter 48, fastened together by a thread 49, inside the valve body 47 there is a valve seat 50, an expansion sleeve 51, as well as a first annular valve 30 and a second annular valve 40, valve module 46 is fastened with parts 3 and 4 of the tubular body 1 by threads, respectively 52 and 53, inside the part 3 of the tubular body 1, a first piston 16 is installed with a first seal 17 and, accordingly, a second piston 21 made in one piece with the part 14 of the hollow shaft 2, with the second seal 22, while at least one valve device, respectively 32 and 42, is installed in each annular valve 30 and 40 (two valve devices can be installed, respectively 32 and 42), limiting the flow (flow) of the working fluid - oil 24 inside the chamber 23 of the working fluid 24 in one direction, while the first valve device 32, located in the first annular valve 30, limits the flow rate of the working fluid 24 in the direction of arrow 33 in the opposite direction napra relative to the flow of fluid 24 in the direction of arrow 43 in the second valve device 42 located in the second annular valve 40, and forms with the part 14 of the hollow shaft 2 passing through the internal cavity of the valve module 46, the central part 54 of the chamber 23 filled with working fluid - oil 24 wherein the valve body 47 is made with an inner ring belt 55, the end 56 of the inner ring belt 55 is directed toward the end face 35 of the housing adapter 48 (parts of the tubular body 1), the spacer sleeve 51 is installed with an axial play equal to the sum two gaps 56 and 57 between the first and second annular valves, 30 and 40, respectively, the valve seat 50 is made with its own seal 58 in contact with the inner surface 59 of the valve body 47, and is installed between the end face 56 of the inner ring belt 55 of the valve body 47 and the end face 44 a second annular valve 40, between the inner surface 60 of the spacer sleeve 51 and the outer surface 61 located between the belts 29, 39 of the increased diameter of the part 14 of the hollow shaft 2, a through annular channel 62 is formed between the inner surface Through the belt 63 of the valve seat 50 and the belt 39 with an increased diameter of the part 14 of the hollow shaft 2, a through slot channel 64 is formed, increases the resource and reliability, ensures the formation of ultra-high impact power in the wellbore with an optimal ratio between the shock load and the shock pulse acting up and down on the place of sticking of the column, prevents unexpected activation and spontaneous striking of the hydraulic jar during impacts up and down, increases the accuracy of the time "delay" created by hydraulics , and reduces pressure losses during pressure relief of the working fluid from the high-pressure chamber by increasing the working area of the first and second pistons, placing the first and second annular valves in the valve module and reducing the pressure of the working fluid to prevent deformation and crushing of belts of increased diameter of the hollow shaft passing through the internal cavity of the valve module.

При этом снижается "чувствительность" к загрязнению масла в клапанных устройствах 27, 28 первого и второго кольцевых клапанов 30, 40 за счет продувки и "самоочищения" жиклеров 32, 42 клапанных устройств 27, 28 при повторном динамическом ударе и сбросе давления рабочей жидкости - масла 24 из камеры 23 высокого давления через щелевой канал 64 между внутренней поверхностью пояска 63 клапанного седла 50 и пояском 39 увеличенного диаметра части 14 полого вала 2.This reduces the "sensitivity" to oil pollution in valve devices 27, 28 of the first and second annular valves 30, 40 due to blowing and "self-cleaning" of the nozzles 32, 42 of valve devices 27, 28 upon repeated dynamic impact and pressure relief of the working fluid - oil 24 from the high-pressure chamber 23 through the slotted channel 64 between the inner surface of the girdle 63 of the valve seat 50 and the girdle 39 of an increased diameter of the part 14 of the hollow shaft 2.

Для повышения запаса прочности полого вала 2 от действия давления рабочей жидкости внутри яса обеспечивается возможность увеличения уплотнительных диаметров 66, Д в подвижных соединениях поршня 16 с уплотнением 16 внутри части 3 трубчатого корпуса, а также поршня 21 с уплотнением 22 с 85 мм до 90 мм. Это позволило снизить на 17% максимально допустимое давление 1245 кгс/см², которое создается в ясе во время гидравлической задержки внутри клапанного модуля 46. На ясе - прототипе максимальное допустимое давление, которое создается в ясе во время гидравлической задержки, составляет 1500 кгс/см².To increase the margin of safety of the hollow shaft 2 from the action of the working fluid pressure inside the jar, it is possible to increase the sealing diameters 66, D in the movable joints of the piston 16 with the seal 16 inside the part 3 of the tubular body, as well as the piston 21 with the seal 22 from 85 mm to 90 mm. This allowed to reduce by 17% the maximum allowable pressure of 1245 kgf / cm ² , which is created in the jar during the hydraulic delay inside the valve module 46. In the prototype jar, the maximum allowable pressure that is created in the jar during the hydraulic delay is 1500 kgf / cm ² .

При этом увеличен наружный диаметр 29, 39 полого вала 2 с 63,5 мм до 66 мм для повышения прочности и жесткости полого вала 2. В результате толщина стенки полого вала 2 была увеличена с 6,75 мм до 8,35 мм (на 18%), что позволило исключить отказы ясов по причине деформации и смятия поясков 29, 39 увеличенного диаметра полого вала 2, проходящего через камеру 23 рабочей жидкости 24 внутри клапанного модуля 46.In this case, the outer diameter of 29, 39 of the hollow shaft 2 was increased from 63.5 mm to 66 mm to increase the strength and stiffness of the hollow shaft 2. As a result, the wall thickness of the hollow shaft 2 was increased from 6.75 mm to 8.35 mm (by 18 %), which eliminated the failure of jars due to deformation and crushing of the belts 29, 39 of the increased diameter of the hollow shaft 2 passing through the chamber 23 of the working fluid 24 inside the valve module 46.

За все время эксплуатации гидравлических бурильных ясов двухстороннего действия RJ-2H-110.800 не зафиксировано случаев повреждения или отказа в работе, при этом суммарная наработка составила 15000 часов ниже стола ротора по результатам эксплуатации за период с 2008 г. по 2012 г.Over the entire period of operation of the double-acting hydraulic drill jars RJ-2H-110.800, there were no cases of damage or failure in operation, while the total operating time was 15,000 hours below the rotor table according to the results of operation for the period from 2008 to 2012.

Ресурс гидравлического бурильного яса составляет более 600 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 750 метров при глубине скважин 4000 метров, при этом прихваты в скважинах ликвидировались, а максимальное время работы яса в скважине составляло непрерывно 60 часов и за это время им производилось более 600 ударов.The life of a hydraulic drill jar is more than 600 hours when drilling complex curved wells with a high coefficient of friction, where it is difficult to create the axial force required to reload the jar, for example, in wells having horizontal lateral shafts 750 meters long with a well depth of 4000 meters, while wells were liquidated, and the maximum operating time of the jar in the well was continuously 60 hours, and during this time he made more than 600 strokes.

Изобретение повышает ресурс и надежность освобождения застрявшей 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 бурильной колонны, предотвращает неожиданную активизацию и нанесение ударов при бурении, спусках и подъемах бурильной колонны, повышает точность нагрузки, направленной вверх и вниз.The invention increases the resource and reliability of the release of a stuck drill string in the well, forms ultra-high impact power in the wellbore with an optimal ratio between the shock load and shock impulse acting up and down at the point of sticking of the drill string, prevents unexpected activation and delivery of impacts during drilling, downhill and rises the drill string, increases the accuracy of the load directed up and down.

Claims

1. A double-acting hydraulic drill jar consisting of a tubular body and a hollow shaft 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 protrusions-anvils, from the side of the second edge contains slots on the inner surface and the seal, the hollow shaft is made of parts, contains from the side of the first edge of the tubular body a first piston with a first seal, impactors placed between the inner protrusions-anvils of the ribbed housing, from the second edge of the tubular housing 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 shaft, as well as the first and second annular valves, each of which is installed in the working fluid chamber with a hollow shaft passing through the internal cavity, inside the bottom surface of each annular valve is in close contact with the corresponding girdle of increased diameter of the hollow shaft, with at least one valve device installed in each annular valve restricting the fluid flow inside the fluid chamber in one direction, and the first valve device of the first annular valve is located in such a way that restricts the fluid flow in the opposite direction relative to the fluid flow in the second valve device of the second annular valve characterized in that it comprises a valve module including a valve body and a body adapter fastened together, a valve seat, a spacer sleeve, and also the first and second ring valves mentioned above are arranged inside the valve body, while the valve module is fastened to parts of the tubular body inside which the first piston with the first seal and, accordingly, the second piston with the second seal are installed, and at least one valve device mentioned above is installed in each annular valve in, restricting the fluid flow inside the fluid chamber in one direction, and the first valve device of the first annular valve is positioned in such a way that restricts fluid flow in the opposite direction relative to the fluid flow in the second valve device of the second annular valve, and forms with a hollow shaft passing through the inner cavity of the valve module, the Central part of the chamber, filled with a working fluid - oil, while the valve body is made with an inner annular belt, The end ring of the inner ring zone is directed towards the end face of the body adapter, the spacer sleeve is installed with axial play between the first and second ring valves mentioned above, the valve seat is made with its own sealant in contact with the inner surface of the valve body, and is installed between the end face of the inner ring zone of the valve body and the second annular valve, between the inner surface of the spacer sleeve and the outer surface of the belt of increased diameter of the hollow shaft is formed through th annular channel, between the inner surface of the valve seat and the outer surface of the belt of increased diameter of the hollow shaft, a through slotted channel is formed, the end face of the first annular valve is in tight contact with the working fluid end directed towards it, the end face of the second annular valve is in tight contact with pressure working fluid with the end face of the valve seat directed to it, while the parts of the tubular body designed to install the first piston from the first m and seal, respectively, the second piston to the second seal forming a part of the hollow shaft chamber filled with a working fluid, formed with a smooth stepless cavity.

2. The double-acting hydraulic drill jar according to claim 1, characterized in that the valve body and body adapter are equipped with elastomer seals installed in the annular grooves in front of the input turn of the external thread.

3. 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 shaft and the hammer of the hollow shaft directed to the splines.