RU2537722C2

RU2537722C2 - Hydraulic-mechanical jar

Info

Publication number: RU2537722C2
Application number: RU2013114940/03A
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: 2013-04-03
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2015-01-10
Also published as: RU2013114940A

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: device comprises a tubular housing and a hollow shaft connected by the spline pair. The housing is made of parts, it comprises a first seal and splines at the side of the first edge, and in the middle part - the inner protrusions-anvils. The shaft is made of parts, it comprises a first piston with the first seal, the splines at the side of the first edge of the housing, the strikers between the protrusions-anvils. At the side of the second edge of the housing there is a second piston with the second seal, forming a chamber filled with pressure fluid - oil. The limiting mechanism of the fluid communication with the fluid chamber is made in the form of a belt of greater diameter of the shaft and the annular valve, in which at least one valve device is mounted, restricting fluid flow inside the chamber in one direction. The annular valve is made with a longitudinal stroke equal at least to the longitudinal stroke of the shaft relative to the spring loaded latch mechanism from the start of application of force pushing the shaft into the housing prior to installation of the latch mechanism in the operation position. The latch mechanism is located inside the spline cavity formed by the first piston with the first seal, the splines of the housing, the splines of the shaft and the first seal of the housing at the side of its spline edge. The thrust bush on the edge of the shaft shank is made with a reduced diameter and forms an annular channel between the inner surface of the tubular sleeve and the outer surface of the thrust bush.

EFFECT: increased service life and reliability, uncontrolled activation, piston seizure and seal damage is prevented, emissions of oil are eliminated.

3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для освобождения от прихвата бурильной колонны в скважине, а именно к гидромеханическим 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 releasing from sticking of a drill string in a well, namely to hydromechanical jars for creating repeated dynamic impacts directed up and down, for releasing a stuck drill string in inclined and horizontal sections of an oil well.

Известен гидравлический бурильный яс двухстороннего действия, содержащий трубчатый корпус и полую оправку (мандрель), телескопически соединенные между собой, корпус содержит шлицы на внутренней поверхности, внутренние выступы-наковальни, первый уплотнитель со стороны первого торца, оправка содержит шлицы на наружной поверхности под шлицы корпуса, поясок увеличенного диаметра, ударники, размещенные между внутренними выступами-наковальнями корпуса, а также второй уплотнитель, размещенный в ударнике со стороны второго торца корпуса, образующие камеру рабочей жидкости - масла, а также содержащий кольцевой клапан, установленный в камере рабочей жидкости с оправкой, проходящей через внутреннюю полость и расположенной внутри корпуса, при этом внутренняя поверхность кольцевого клапана плотно контактирует с пояском увеличенного диаметра оправки, продольный ход кольцевого клапана ограничен между двух упоров, выступающих от внутренней поверхности корпуса, а также содержащий ограничивающий механизм сообщения рабочей жидкости с одной из секций камеры рабочей жидкости, включающий хотя бы один перепускной клапан, размещенный в кольцевом клапане, который ограничивает течение рабочей жидкости внутри одной из секций камеры в одном направлении (US 5647446 A, 15.07.1997).A double-acting hydraulic drill jar is known, comprising a tubular body and a hollow mandrel (mandrel) telescopically connected to one another, the housing contains slots on the inner surface, internal anvil protrusions, the first seal on the side of the first end, the mandrel contains slots on the outer surface under the housing splines , a belt of increased diameter, impactors placed between the internal protrusions-anvils of the body, as well as a second seal placed in the hammer from the side of the second end of the body, the working fluid chamber is oil, as well as the one containing a ring valve installed in the working fluid chamber with a mandrel passing through the internal cavity and located inside the housing, while the inner surface of the annular valve is tightly in contact with the girdle of an increased mandrel diameter, the longitudinal stroke of the annular valve is limited between two stops protruding from the inner surface of the housing, as well as containing a limiting mechanism for communicating the working fluid from one of the sections of the working fluid chamber, including ayuschy 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).

Недостатком известной конструкции является неполная возможность повышения ресурса и надежности уплотнения 34 поршня, скрепленного резьбой с оправкой 20, по поверхности 28 части 16С трубчатого корпуса, которое расположено на границе раздела камеры 40 для жидкости - масла с полостью 29 для бурового раствора в скважине, подвергается при работе сверхвысокому давлению рабочей жидкости, преимущественно 150 МПа, и мгновенному сбросу указанного давления рабочей жидкости до уровня гидростатического давления, преимущественно 30÷40 МПа, бурового раствора в скважине.A disadvantage of the known design is the incomplete ability to increase the resource and reliability of the seal 34 of the piston, fastened with a thread with a mandrel 20, on the surface 28 of the portion 16C of the tubular body, which is located at the interface of the chamber 40 for fluid - oil with a cavity 29 for drilling fluid in the well, operation of ultrahigh pressure of the working fluid, mainly 150 MPa, and instantaneous discharge of the specified pressure of the working fluid to the level of hydrostatic pressure, mainly 30 ÷ 40 MPa, drilling mud in the well.

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 30÷40 МПа, загрязняют масло в камере 40 для жидкости, при большой наработке яса засоряют фильтры для масла в перепускных клапанах 90, 92, перекрывают проходное сечение жиклеров для циркуляции масла в перепускных клапанах 90, 92, установленных в кольцевом гидравлическом клапане 10, при этом происходит выброс масла из камеры 40 для жидкости в полость 29 для бурового раствора в скважине, повреждение уплотнения 34 абразивными частицами, 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 of polymer-clay drilling mud with a density of 1.16 ÷ 1.26 g / cm ³ pumped at hydrostatic pressure, mainly 30 ÷ 40 MPa, they pollute the oil in the chamber 40 for liquid, with a large operating time of the jar, the oil filters in the bypass valves 90, 92 are clogged, the passage section of the nozzles for oil circulation in the bypass valves 90, 92 installed in the annular hydraulic valve 10 is blocked, while oil is ejected from chamber 40 for fluid in the cavity 29 for the drilling fluid in the well, damage to the seal 34 by abrasive particles, which leads to an emergency stop of the hydraulic drill jar.

Недостатком известной конструкции является также сложность контроля нагрузки, направленной вниз, для освобождения от прихвата части бурильной колонны в наклонных и горизонтальных участках скважины, что объясняется потерей устойчивости (с изменением знака) и трением колонны бурильных труб в местах изменения кривизны скважины, неконтролируемая активизация и самопроизвольное нанесение ударов гидравлического яса при бурении, спусках и подъемах бурильной колонны вследствие накопления абразивных частиц бурового раствора (шламования) и перекрытия проходного сечения жиклеров перепускных клапанов 90, 92 в кольцевом гидравлическом клапане 10, низкой точности времени "задержки", создаваемого гидравликой, по существу, времени дросселирования рабочей жидкости через перепускной клапан 90 (или 92), установленный в кольцевом клапане 10, показано на фиг.6.A disadvantage of the known design is also the difficulty of controlling the load directed downward to release part of the drill string from sticking in inclined and horizontal sections of the well, which is explained by the loss of stability (with a change in sign) and the friction of the drill pipe string in places where the curvature of the well changes, uncontrolled activation and spontaneous striking a hydraulic jar during drilling, descents and rises of the drill string due to accumulation of abrasive particles of the drilling fluid (sludge) and The openings of the cross-section of the nozzles of the bypass valves 90, 92 in the annular hydraulic valve 10, the low accuracy of the “delay” time created by the hydraulics, essentially the throttling time of the working fluid through the bypass valve 90 (or 92) installed in the annular valve 10, is shown in FIG. .6.

Известен механизм гидравлического бурильного 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), камеры (35, 37, 42) рабочей жидкости, разделяемые частями внутренних элементов (1, 5, 11) и внешних элементов (2, 4, 9, 10, 14, 17), и ограничивающий механизм (12, 13, 48, 50) сообщения жидкости с камерой (35, 37, 42) для жидкости, при этом внутренние элементы корпуса (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) рабочей жидкости в одном направлении, при этом клапанные устройства (58) расположены таким образом, чтобы ограничивать движение жидкости в противоположных направлениях (GB 2332921 А, 07.07.1999).There is a known mechanism of a double-acting hydraulic drill jar, including 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), chambers (35, 37, 42) of the working fluid, separated by parts of internal elements (1, 5, 11) and external elements (2, 4, 9, 10, 14, 17), and a limiting mechanism (12, 13, 48, 50) fluid communication with the chamber (35, 37, 42) for the fluid, while the internal housing elements (1, 5, 11) and the external housing elements (2, 4, 9, 10, 14, 17), movable relative to each other between the first structure 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 body (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) of the working fluid in one direction while valve devices (58) are positioned so 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 корпус содержит внутренние выступы-наковальни, со стороны второго края содержит резьбу, полый вал содержит первый поршень с первым уплотнителем, резьбовой хвостовик и шлицы на наружной поверхности со стороны первого края корпуса для соединения со шлицами корпуса, ударники, размещенные между внутренними выступами-наковальнями корпуса, со стороны второго края корпуса содержит второй поршень со вторым уплотнителем, образующие камеру, заполненную рабочей жидкостью, при этом 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, внутренняя поверхность кольцевого клапана плотно контактирует с пояском увеличенного диаметра полого вала, а в кольцевом клапане установлено хотя бы одно клапанное устройство, ограничивающее течение жидкости внутри камеры рабочей жидкости в одном направлении.The known mechanism of the jar contains in the tubular body a first seal and slots on the inner surface from the side of the first edge, in the middle part the body contains internal protrusions-anvils, from the side of the second edge contains threads, the hollow shaft contains the first piston with the first seal, a threaded shank and splines on the outer surface from the side of the first edge of the housing for connection with the splines of the housing, the impactors placed between the inner protrusions-anvils of the housing, from the side of the second edge of the housing contains a second piston with the second seal, forming a chamber filled with working fluid, while the limiting mechanism for communicating fluid 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, the inner surface of the annular valve tightly in contact with the belt of increased diameter of the hollow shaft, and at least one valve device is installed in the annular valve, restricting the flow of fluid inside the chamber Fluids in one direction.

В известном механизме яса подпружиненный механизм защелки, блокирующий продольный ход вала относительно корпуса, расположен в полости, также заполненной рабочей жидкостью, при этом механизм защелки освобождается или устанавливается в рабочее положение при приложении продольной силы больше предельной.In the known mechanism of the jar, a spring-loaded latch mechanism, blocking the longitudinal stroke of the shaft relative to the housing, is located in a cavity also filled with working fluid, while the latch mechanism is released or is set to working position when the longitudinal force is exceeded.

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 яса. На верхнем клапане 12 расположен ряд обходных каналов жидкости 60, верхний край которого 62 упирается в плечо 52 на верхней части корпуса, 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 the movement of fluid in one of the directions, for example, a bypass valve for a hydraulic jar. A number of bypass channels of liquid 60 are located on the upper valve 12, the upper edge of which 62 abuts against the shoulder 52 on the upper part of the body when the upper valve 12 moves up.

Рабочая жидкость проходит через ограничитель потока, при этом обходные каналы 60 для потока жидкости имеют форму полуокружности в поперечном разрезе, что увеличивает пропускную способность верхнего клапана 12.The working fluid passes through the flow restrictor, while the bypass channels 60 for 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 для потока жидкости, как и верхний клапан 12. Для различения верхнего и нижнего клапанов 12, 13, внутренний диаметр нижнего клапана 13 меньше внутреннего диаметра верхнего 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 fluid flow openings 58 and bypass channels 60, 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 inner diameter of the upper valve 12. The corresponding lower portion 50 of the increased diameter of the inner element (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 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 allows the jar to work in the corresponding direction, due to the fact that the valves are at a distance. Accordingly, spaced valves 12, 13 provide duplication of function.

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 жидкости внутри камеры (35, 37, 42) в одном направлении, при этом клапанные устройства (58) расположены таким образом, чтобы ограничивать движение жидкости в противоположных направлениях.A 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 upward (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 design, 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 body (2, 4, 9, 10, 14, 17) than in the first design, and the limiting mechanism 3m contains two valve devices (58), each of which restricts the movement of fluid inside the chamber (35, 37, 42) in one direction, while the valve devices (58) are positioned so as to restrict the movement of fluid in opposite directions.

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

При этом величина продольного хода кольцевого клапана, например, 13 между ограничительными частями 53, 63 частей корпуса 10, 14 на порядок меньше продольного хода внутренних частей 1,5, 11 полого вала 1 относительно внешних элементов (2, 4, 9, 10, 14, 17) трубчатого корпуса 2, определяемого подпружиненным механизмом защелки, от начала приложения силы, вдвигающей вал 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 internal parts 1,5, 11 of the hollow shaft 1 relative to the external elements (2, 4, 9, 10, 14 , 17) the tubular body 2, determined by the spring-loaded latch mechanism, from the beginning of the application of the force pushing the shaft into the housing, until the latch mechanism is in the working position.

Вследствие этого не обеспечивается заданное время "задержки", создаваемого гидравликой, по существу, время дросселирования рабочей жидкости - масла через перепускные клапаны 58, размещенные в кольцевых клапанах 12 и 13, для нанесения ударов при оптимальном соотношении между ударной нагрузкой и ударным импульсом, а это не позволяет оператору на буровой изменять допустимое 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 predetermined “delay” time created by hydraulics is not provided, in fact, the throttling time of the working fluid — oil through the bypass valves 58 located in the annular valves 12 and 13, for striking at the optimum ratio between the shock load and the shock pulse, and this does not allow the operator on the rig to change the allowable tension of the drill string, and then apply the winch brake, while the force when releasing the stick is difficult to control, which causes damage lifting equipment.

Недостатком известной конструкции является также неполная возможность повышения ресурса и надежности уплотнения 38 части внутреннего элемента 11 и уплотнения 40 части внутреннего элемента 15, которые при движении относительно внешних элементов корпуса 9 и, соответственно, 14 образуют камеры 35 и, соответственно, 42 для рабочей жидкости - масла, подвергаются сверхвысокому давлению рабочей жидкости, преимущественно 150 МПа, и мгновенному сбросу указанного давления рабочей жидкости, воздействующей на указанные уплотнения 38, 40, до уровня гидростатического давления, преимущественно 30-40 МПа, бурового раствора в скважине.A disadvantage of the known design is also the incomplete possibility of increasing the life and reliability of the seal 38 of the part of the inner element 11 and the seal 40 of the part of the inner element 15, which when moving relative to the outer elements of the housing 9 and, accordingly, 14 form the chamber 35 and, accordingly, 42 for the working fluid - oils are subjected to ultra-high pressure of the working fluid, mainly 150 MPa, and the instantaneous release of the specified pressure of the working fluid acting on these seals 38, 40, to the level of hydrostat critical pressures, preferably 30-40 MPa, downhole drilling solution.

Вследствие этого происходит выброс масла под давлением, преимущественно 150 МПа, из камеры 35 в полость для масла и шлицевого вала 22, а также выброс масла под давлением из камеры 42 в полость частей внутренних элементов (1, 5, 11), заполненных буровым раствором, содержащим твердые абразивные частицы, например, до 2% песка с размерами 0,15÷0,95 мм и до 5% нефтепродуктов полимер-глинистого бурового раствора плотностью 1,16÷1,26 г/см³, прокачиваемого при гидростатическом давлении, преимущественно 30÷40 МПа, при этом происходит повреждение уплотнений 38, 40 абразивными частицами бурового раствора.As a result of this, oil is released under pressure, mainly 150 MPa, from chamber 35 into the oil cavity and spline shaft 22, as well as oil is released under pressure from chamber 42 into the cavity of parts of internal elements (1, 5, 11) filled with drilling fluid, containing solid abrasive particles, for example, up to 2% sand with dimensions of 0.15 ÷ 0.95 mm and up to 5% of petroleum products of polymer-clay drilling mud with a density of 1.16 ÷ 1.26 g / cm ³ pumped at hydrostatic pressure, mainly 30 ÷ 40 MPa, while there is damage to the seals 38, 40 abrasion particles of drilling fluid.

При этом происходит изменение объема и давления рабочей жидкости, а также нагрев рабочей жидкости в полости 42, что увеличивает загрязнение рабочей жидкости абразивными частицами бурового раствора и снижает ресурс уплотнений ограничивающего механизма 12, 13, 48, 50.In this case, a change in the volume and pressure of the working fluid occurs, as well as heating of the working fluid in the cavity 42, which increases the contamination of the working fluid by abrasive particles of the drilling fluid and reduces the seal life of the limiting mechanism 12, 13, 48, 50.

Недостатком известной конструкции является также неполная возможность повышения ресурса и надежности, что объясняется недостаточным запасом прочности от действия сверхвысокого давления рабочей жидкости 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 (вала) 11, который имеет меньший наружный диаметр, чем верхний участок 48 увеличенного диаметра упомянутого 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 also the incomplete possibility of increasing the resource and reliability, which is explained by the insufficient margin of safety from the action of ultrahigh pressure of the working fluid 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 pressure of the working fluid inside jar, primarily the lower belt 50 of the increased diameter of the inner element (shaft) 11, which has a smaller outer diameter than the upper section 48 the diameter of said shaft 11, with tight contact of the annular valves 13 and 12, respectively, to create repeated dynamic impacts directed up and down.

Другим недостатком известной конструкции является сложность контроля нагрузки, направленной вниз, для освобождения от прихвата застрявшей бурильной колонны в наклонных и горизонтальных участках нефтяной скважины, что объясняется потерей устойчивости (с изменением знака) и трением изогнутой колонны бурильных труб в местах изменения кривизны скважины, а также неконтролируемая (самопроизвольная) активизация и нанесение ударов гидравлического яса при ударах вниз вследствие низкой точности времени "задержки", создаваемого гидравликой, по существу, времени дросселирования рабочей жидкости через перепускные клапаны 58, размещенные в кольцевых клапанах 12 и 13.Another disadvantage of the known design is the difficulty of controlling the load directed downward to release stuck drill strings in inclined and horizontal sections of the oil well, 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 uncontrolled (spontaneous) activation and striking of a hydraulic jar when struck down due to the low accuracy of the "delay" time created by hydraulics, p about the essence of the throttling time of the working fluid through the bypass valves 58, placed in the annular valves 12 and 13.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является гидромеханический яс, состоящий из трубчатого корпуса и полой оправки, телескопически соединенных между собой, 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 для соединения с колонной бурильных труб, 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 двух упоров, выступающих от внутренней поверхности корпуса, а в кольцевом клапане установлен, по меньшей мере, один перепускной клапан, ограничивающий течение рабочей жидкости в одном направлении, при этом между первым и вторым уплотнителями размещены, по меньшей мере, два уплотнителя, которые разделяют камеру для жидкости на три отсека, а также содержащий внутри камеры рабочей жидкости подпружиненный механизм защелки, блокирующий продольный ход оправки относительно корпуса, при этом механизм защелки освобождается или устанавливается в рабочее положение при приложении продольной силы больше предельной, а 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).Closest to the claimed invention is a hydromechanical jar, consisting of a tubular body and a hollow mandrel telescopically connected to each other, 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 anvil protrusions, and from the side of the second edge contains an internal thread for connection with a drill pipe string, the mandrel is made of parts, contains a threaded shank and splines on the outer surface from the per the second edge of the body, impactors placed between the inner protrusions-anvils of the body, at least one piston with a second seal on the side of the second edge of the body, forming a chamber filled with working fluid, and also containing at least one limiting mechanism for communicating the working fluid with a fluid chamber, essentially in the form of a belt of an increased diameter of the mandrel and an annular valve mounted in the working fluid chamber with a mandrel passing through the internal cavity, while the inner surface the annular valve is in contact with the girdle of an increased diameter of the mandrel, the longitudinal stroke of the annular valve is limited between two stops protruding from the inner surface of the housing, and at least one bypass valve is installed in the annular valve, restricting the flow of working fluid in one direction, while between the first and second seals are placed at least two seals that divide the fluid chamber into three compartments, as well as a spring-loaded mechanism containing inside the fluid chamber a latch, blocking the longitudinal stroke of the mandrel relative to the housing, while the latch mechanism is released or is set to working position when the longitudinal force is greater than the limit force, and 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 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 stop restricting the longitudinal x d annular valve in the direction of the second edge of the housing with an internal thread, formed by a protrusion from the reduced diameter of the inner 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 configured slip 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 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 edge with a female 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 into the working position, while between the ends of the mandrel slots and the mandrel drum directed towards the slots, a shock ring is installed, the second edge of the housing is threaded to the bottom of the upper part of the drill pipe string, threaded the shank of the mandrel is connected with the top of the lower part of the drill string, and at the edge of the mandrel is located within the housing, the protective ring is fixed.

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

Недостатком известной конструкции является неполная возможность повышения ресурса и надежности, что объясняется высокой вероятностью возникновения прихвата плавающего поршня 23 с уплотнителями 24, 53 в гильзе 54 и в хвостовике 52 оправки 2, выброса рабочей жидкости - масла из полости 42, в которой расположен подпружиненный механизм защелки 16, 48, во внутреннюю полость яса, в которой прокачивается поток 59 бурового раствора при гидростатическом давлении, преимущественно 30÷40 МПа, а также высокой вероятностью накопления абразивных частиц бурового раствора (шламования), 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, в полости, ограниченной защитным кольцом 57, поршнем 23 с уплотнителями 24, 53, поверхностью 52 части 16 оправки 2 и внутренней поверхностью гильзы 54.A disadvantage of the known design is the incomplete possibility of increasing the resource and reliability, which is explained by the high probability of sticking of the floating piston 23 with seals 24, 53 in the sleeve 54 and in the shank 52 of the mandrel 2, the ejection of the working fluid is oil from the cavity 42, in which the spring-loaded latch mechanism is located 16, 48, into the inner cavity of the jar, in which the flow of drilling fluid 59 is pumped at hydrostatic pressure, mainly 30–40 MPa, as well as the high probability of accumulation of abrasive particles of the drilling fluid solution (sludge), for example, up to 2% of sand with dimensions of 0.15 ÷ 0.95 mm and up to 5% of petroleum products of polymer-clay drilling mud with a density of 1.16 ÷ 1.26 g / cm ³ in a cavity bounded by a protective ring 57, a piston 23 with seals 24, 53, the surface 52 of the part 16 of the mandrel 2 and the inner surface of the sleeve 54.

В известной конструкции яса защитное кольцо 57 и механизм плавающего поршня 23 с уплотнителями 24, 53 расположены против потока 59 текучей среды - бурового раствора при гидростатическом давлении, преимущественно 30÷40 МПа, что повышает вероятность разрушения, по существу, гидроабразивного "размыва" защитного кольца и плавающего поршня 23.In the known design of the jar, the protective ring 57 and the mechanism of the floating piston 23 with seals 24, 53 are located against the flow 59 of the fluid - the drilling fluid at a hydrostatic pressure, mainly 30 ÷ 40 MPa, which increases the likelihood of destruction of the essentially hydroabrasive “erosion” of the protective ring and floating piston 23.

Вследствие этого снижается ресурс уплотнения 39 поршня 16, которое подвергается при работе сверхвысокому давлению рабочей жидкости, преимущественно 150 МПа, и мгновенному сбросу указанного давления рабочей жидкости до уровня гидростатического давления, преимущественно 30÷40 МПа, бурового раствора в скважине, при этом абразивные частицы бурового раствора загрязняют масло в полости 42 подпружиненного механизма защелки 16, 48, проходят в камеру 41 для жидкости, при большой наработке яса засоряют фильтр в перепускном клапане 36, перекрывают проходное сечение жиклеров для циркуляции масла в перепускном игольчатом клапане 36, установленном в кольцевом клапане 30, что приводит к аварийной остановке гидромеханического яса.As a result, the resource of the seal 39 of the piston 16 is reduced, which is subjected to ultra-high pressure of the working fluid, mainly 150 MPa, and instantaneous discharge of the specified pressure of the working fluid to the level of hydrostatic pressure, mainly 30 ÷ 40 MPa, of the drilling fluid in the well, while the abrasive particles of the drilling fluid the solution pollute the oil in the cavity 42 of the spring-loaded mechanism of the latch 16, 48, pass into the chamber 41 for liquid, with a large operating time of the jar, the filter in the bypass valve 36 is clogged, block e-section jets for circulating the oil in the bypass needle valve 36 installed in the annular valve 30, which leads to an emergency stop hydromechanical jar.

Другим недостатком известной конструкции является возможность повреждения уплотнения 38 поршня 17, а также уплотнения 39 поршня 16 при сборке яса, неполная возможность упрощения сборки, уменьшения стоимости изготовления, обслуживания и ремонта.Another disadvantage of the known design is the possibility of damage to the seal 38 of the piston 17, as well as the seal 39 of the piston 16 during assembly of the jar, incomplete ability to simplify assembly, reduce the cost of manufacture, maintenance and repair.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение ресурса и надежности, образование сверхвысокой ударной мощности в стволе скважины при оптимальном соотношении между ударной нагрузкой и ударным импульсом, воздействующими вверх и вниз на место прихвата колонны бурильных труб, предотвращение неконтролируемой активизации и самопроизвольного нанесения ударов гидромеханического яса за счет повышения точности времени "задержки", создаваемого гидравликой, уменьшения потерь давления при сбросе давления рабочей жидкости из камеры для жидкости, предотвращения прихвата плавающего поршня в трубчатой гильзе и повреждения уплотнений в поршнях гидроцилиндров, устранения выброса масла из шлицевой полости, в которой размещен подпружиненный механизм защелки, блокирующий продольный ход полого вала относительно трубчатого корпуса.The technical problem to which the invention is directed is to increase the resource and reliability, the formation of ultra-high impact power in the wellbore with the optimal ratio between the shock load and the shock pulse acting up and down at the point of sticking of the drill pipe string, preventing uncontrolled activation and spontaneous striking hydromechanical jar by improving the accuracy of the "delay" time created by hydraulics, reducing pressure loss during pressure relief fluid from the fluid chamber, preventing the sticking of the floating piston in the tubular sleeve and damage to the seals in the pistons of the hydraulic cylinders, eliminating the ejection of oil from the spline cavity, in which the spring-loaded latch mechanism is placed, blocking the longitudinal stroke of the hollow shaft relative to the tubular body.

Сущность технического решения заключается в том, что в гидромеханическом ясе, состоящем из трубчатого корпуса и полого вала, соединенных между собой подвижной шлицевой парой, через внутренние полости трубчатого корпуса и полого вала осуществляется насосная подача текучей среды, трубчатый корпус выполнен из частей, содержит первый уплотнитель и шлицы на внутренней поверхности со стороны первого края, в средней части трубчатый корпус содержит внутренние выступы-наковальни, со стороны второго края содержит резьбу, при этом полый вал выполнен из частей, содержит первый поршень с первым уплотнителем, резьбовой хвостовик и шлицы на наружной поверхности со стороны первого края корпуса для соединения со шлицами корпуса, ударники, размещенные между внутренними выступами-наковальнями трубчатого корпуса, а со стороны второго края корпуса содержит второй поршень со вторым уплотнителем, образующие камеру, заполненную рабочей жидкостью - маслом, а также содержащем ограничивающий механизм сообщения жидкости с камерой для жидкости, выполненный в виде пояска увеличенного диаметра полого вала, и кольцевого клапана, установленного в камере рабочей жидкости с полым валом, проходящим через внутреннюю полость, внутренняя поверхность кольцевого клапана плотно контактирует с пояском увеличенного диаметра полого вала, при этом в кольцевом клапане установлено хотя бы одно клапанное устройство, ограничивающее течение жидкости внутри камеры рабочей жидкости в одном направлении, а также содержащем подпружиненный механизм защелки, блокирующий продольный ход полого вала относительно трубчатого корпуса, расположенный в полости, заполненной рабочей жидкостью - маслом, при этом механизм защелки освобождается или устанавливается в рабочее положение при приложении продольной силы больше предельной, а кольцевой клапан, установленный в камере, заполненной рабочей жидкостью, выполнен с продольным ходом, равным хотя бы продольному ходу полого вала относительно подпружиненного механизма защелки от начала приложения силы, вдвигающей вал в корпус, до установки механизма защелки в рабочее положение, а также содержащем трубчатую гильзу, установленную внутри трубчатого корпуса, плавающий поршень с собственным наружным и внутренним уплотнением, контактирующим с внутренней поверхностью трубчатой гильзы и соответственно с наружной поверхностью хвостовика вала с возможностью продольного перемещения внутри трубчатой гильзы и относительно хвостовика вала, и упорную втулку, закрепленную на краю хвостовика полого вала, согласно изобретению подпружиненный механизм защелки, блокирующий продольный ход полого вала относительно трубчатого корпуса, размещен внутри шлицевой полости, образованной первым поршнем с первым уплотнителем, шлицами трубчатого корпуса, шлицами полого вала и первым уплотнителем трубчатого корпуса со стороны его шлицевого края, заполненной рабочей жидкостью - маслом, упорная втулка, закрепленная на краю хвостовика полого вала, выполнена с уменьшенным диаметром наружной поверхности и образует кольцевой канал между внутренней поверхностью трубчатой гильзы и наружной поверхностью упорной втулки для передачи давления текучей среды на плавающий поршень, при этом продольный ход плавающего поршня вдоль хвостовика полого вала ограничен между упором, выступающим от внутренней поверхности трубчатой гильзы со стороны второго поршня полого вала, и торцом упорной втулки, закрепленной на краю хвостовика полого вала.The essence of the technical solution lies in the fact that in a hydromechanical jar, consisting of a tubular body and a hollow shaft, interconnected by a movable spline pair, pumping fluid is supplied through the internal cavities of the tubular body and the hollow shaft, the tubular body is made of parts, contains the first seal and splines on the inner surface from the side of the first edge, in the middle part the tubular body contains internal protrusions-anvils, from the side of the second edge contains a thread, while the hollow shaft None of the parts, contains the first piston with the first seal, a threaded shank and splines on the outer surface from the side of the first edge of the housing for connecting to the splines of the housing, impactors placed between the inner protrusions-anvils of the tubular housing, and from the side of the second edge of the housing contains a second piston with the second sealant, forming a chamber filled with a working fluid - oil, and also containing a limiting mechanism of fluid communication with the fluid chamber, made in the form of a belt of increased diameter a hollow shaft, and an annular valve installed in the fluid chamber with a hollow shaft passing through the internal cavity, the inner surface of the annular valve is in tight contact with the belt of increased diameter of the hollow shaft, while at least one valve device is installed in the annular valve that restricts fluid flow inside chamber of the working fluid in one direction, and also containing a spring-loaded latch mechanism that blocks the longitudinal stroke of the hollow shaft relative to the tubular body, located in the floor a valve filled with a working fluid - oil, while the latch mechanism is released or is set to a working position when a longitudinal force is applied greater than the limit force, and an annular valve installed in a chamber filled with a working fluid is made with a longitudinal stroke equal to at least the longitudinal stroke of the hollow shaft relative to the spring-loaded latch mechanism from the beginning of the application of the force pushing the shaft into the housing, until the latch mechanism is installed in the working position, as well as containing a tubular sleeve installed inside the tubular of the housing, a floating piston with its own outer and inner seal in contact with the inner surface of the tubular sleeve and, accordingly, with the outer surface of the shaft end with the possibility of longitudinal movement inside the tubular sleeve and relative to the shaft end, and a thrust sleeve fixed to the edge of the shaft end of the hollow shaft, according to the invention a spring-loaded latch mechanism, blocking the longitudinal stroke of the hollow shaft relative to the tubular body, is placed inside the spline cavity formed by the first with the first sealant, splines of the tubular body, splines of the hollow shaft and the first seal of the tubular housing on the side of its splined edge, filled with working fluid - oil, the thrust sleeve mounted on the edge of the shank of the hollow shaft is made with a reduced diameter of the outer surface and forms an annular channel between the inner surface of the tubular sleeve and the outer surface of the thrust sleeve for transmitting fluid pressure to the floating piston, while the longitudinal stroke of the floating piston along the liner the first shaft is defined between an abutment projecting from the inner surface of the tubular sleeve from the hollow shaft of the second piston, and the end of the thrust bushing secured to the shank end of the hollow shaft.

Подпружиненный механизм защелки, блокирующий продольный ход полого вала относительно трубчатого корпуса, снабжен резьбовым натяжителем, регулирующим продольное усилие пружин механизма защелки для освобождения или установки в рабочее положение.The spring-loaded latch mechanism, blocking the longitudinal stroke of the hollow shaft relative to the tubular body, is equipped with a threaded tensioner that regulates the longitudinal force of the springs of the latch mechanism to release or place it in working position.

Гидромеханический яс содержит переводник полого вала, соединенный резьбой с частью полого вала, имеющего шлицы на наружной поверхности, переводник полого вала выполнен с поясом пониженной жесткости, характеризующимся выполнением стенки переводника уменьшенной толщиной и уменьшенным наружным диаметром, образующим упорный торец, предназначенный для захвата и подъема бурильной колонны.The hydromechanical jar contains a hollow shaft sub connected by a thread to a part of the hollow shaft having slots on the outer surface, the hollow shaft sub is made with a belt of reduced stiffness, characterized by making the wall of the sub smaller in thickness and reduced in outer diameter, forming a thrust end for grasping and lifting the drill the columns.

Выполнение гидромеханического яса таким образом, что подпружиненный механизм защелки, блокирующий продольный ход полого вала относительно трубчатого корпуса, размещен внутри шлицевой полости, образованной первым поршнем с первым уплотнителем, шлицами трубчатого корпуса, шлицами полого вала и первым уплотнителем трубчатого корпуса со стороны его шлицевого края, заполненной рабочей жидкостью - маслом, упорная втулка, закрепленная на краю хвостовика полого вала, выполнена с уменьшенным диаметром наружной поверхности и образует кольцевой канал между внутренней поверхностью трубчатой гильзы и наружной поверхностью упорной втулки для передачи давления текучей среды (бурового раствора) на плавающий поршень, при этом продольный ход плавающего поршня вдоль хвостовика полого вала ограничен между упором, выступающим от внутренней поверхности трубчатой гильзы со стороны второго поршня полого вала, и торцом упорной втулки, закрепленной на краю хвостовика полого вала, 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 бурильных труб, предотвращает неконтролируемую активизацию и самопроизвольное нанесение ударов гидромеханического яса за счет повышения точности времени "задержки", создаваемого гидравликой, уменьшения потерь давления при сбросе давления рабочей жидкости - масла из камеры для жидкости, предотвращения прихвата плавающего поршня в трубчатой гильзе и повреждения уплотнений в поршнях гидроцилиндров, устранения выброса масла из шлицевой полости, в которой размещен подпружиненный механизм защелки, блокирующий продольный ход полого вала относительно трубчатого корпуса.The implementation of the hydromechanical jar in such a way that the spring-loaded latch mechanism blocking the longitudinal stroke of the hollow shaft relative to the tubular body is placed inside the spline cavity formed by the first piston with the first seal, tubular body splines, hollow shaft splines and the first tubular body seal from the side of its splined edge, filled with a working fluid - oil, the thrust sleeve mounted on the edge of the shank of the hollow shaft is made with a reduced diameter of the outer surface and forms rings the channel between the inner surface of the tubular sleeve and the outer surface of the thrust sleeve for transmitting fluid pressure (drilling fluid) to the floating piston, while the longitudinal stroke of the floating piston along the shank of the hollow shaft is limited between the stop protruding from the inner surface of the tubular sleeve from the side of the second hollow piston shaft, and the end of the thrust sleeve mounted on the edge of the shank of the hollow shaft, provides increased resource and reliability, the formation of ultra-high impact power in the wellbore and the optimal ratio between the shock load and the shock impulse acting up and down on the sticking point of the drill pipe string prevents uncontrolled activation and spontaneous striking of the hydromechanical jar by improving the accuracy of the "delay" time created by hydraulics, reducing pressure loss during pressure relief - oil from the fluid chamber, preventing sticking of the floating piston in the tubular sleeve and damage to the seals in the pistons of the hydraulic cylinders, eliminating Emissions of oil from the slotted cavity in which is placed a spring loaded latch mechanism, locking the longitudinal course of the hollow shaft relative to the tubular body.

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

Кроме того, такое выполнение механизма яса повышает эффективность уплотнений при сверхвысоком давлении, преимущественно 150 МПа, предотвращает загрязнение буровым раствором и металлическими частицами (сколами и разрушениями хромового покрытия) рабочей жидкости - масла в камере для жидкости, улучшает гидродинамическое центрирование полого вала в трубчатом корпусе, предотвращает перекосы и прихваты в поверхностях скольжения, обусловленные циклическими изгибными напряжениями трубчатого корпуса при вращении изогнутой колонны бурильных труб (при роторном бурении с винтовым героторным гидравлическим двигателем), предотвращает повреждения поверхностей скольжения частей полого вала, трубчатого корпуса, плавающего поршня, а также уплотнений из эластомера при сборке гидравлической части яса с одной стороны, уменьшает стоимость изготовления, обслуживания (замену масла) и ремонта, обеспечивает подрезку торцов при ремонте и многократное нарезание ("перенарезку") резьб в частях корпуса и вала.In addition, this embodiment of the jar mechanism increases the efficiency of seals at ultrahigh pressure, mainly 150 MPa, prevents contamination of the working fluid — oil in the fluid chamber with drilling fluid and metal particles (chips and chrome damage), improves the hydrodynamic centering of the hollow shaft in the tubular body, prevents distortions and grip in the sliding surfaces caused by cyclic bending stresses of the tubular body during rotation of the curved drill string pipes (during rotary drilling with a screw gerotor hydraulic motor), prevents damage to the sliding surfaces of the parts of the hollow shaft, the tubular body, the floating piston, as well as seals from the elastomer when assembling the hydraulic part of the jar on the one hand, reduces the cost of manufacturing, maintenance (oil change) and repair, provides trimming of the ends during repair and repeated cutting ("re-cutting") of threads in parts of the housing and shaft.

Выполнение гидромеханического яса таким образом, что подпружиненный механизм защелки, блокирующий продольный ход полого вала относительно трубчатого корпуса, снабжен резьбовым натяжителем, регулирующим продольное усилие пружин механизма защелки для освобождения или установки в рабочее положение, повышает точность продольного усилия пружин механизма защелки для освобождения или установки в рабочее положение, уменьшает стоимость изготовления, обслуживания и ремонта, а также обеспечивает заданный ресурс подпружиненного механизма защелки с большой наработкой, в котором вследствие износа зубьев механизма защелки при наработке необходима корректировка усилия освобождения от блокировки.The execution of the hydromechanical jar in such a way that the spring-loaded latch mechanism, blocking the longitudinal stroke of the hollow shaft relative to the tubular body, is equipped with a threaded tensioner that regulates the longitudinal force of the latch mechanism springs to release or set it to working position, increases the accuracy of the longitudinal force of the latch mechanism springs to release or set in working position, reduces the cost of manufacture, maintenance and repair, and also provides the specified resource of the spring-loaded mechanism for large operating hours, in which, due to wear of the teeth of the latch mechanism during operating time, adjustment of the release force from blocking is necessary.

Выполнение гидромеханического яса таким образом, что содержит переводник полого вала, соединенный резьбой с частью полого вала, имеющего шлицы на наружной поверхности, переводник полого вала выполнен с поясом пониженной жесткости, характеризующимся выполнением стенки переводника уменьшенной толщиной и уменьшенным наружным диаметром, образующим упорный торец, предназначенный для захвата и подъема бурильной колонны, предотвращает повреждения полого вала, наружная поверхность которого имеет покрытие из твердого сплава, хомутами (спайдерами) и/или кулачками элеватора буровой установки, повышает точность контролируемой нагрузки, направленной вниз, с определенным ударным импульсом, предотвращает нежелательную активизацию и нанесение ударов гидромеханического яса при бурении, спусках и подъемах бурильной колонны, уменьшает износ внутренних деталей.The execution of the hydromechanical jar in such a way that it contains a hollow shaft sub, connected by a thread to a part of the hollow shaft having slots on the outer surface, the hollow shaft sub is made with a belt of reduced stiffness, characterized by the implementation of the wall of the sub of reduced thickness and reduced outer diameter, forming a thrust end intended for gripping and lifting the drill string, prevents damage to the hollow shaft, the outer surface of which is coated with hard alloy, with clamps (junction erami) and / or cams elevator rig increases the accuracy of the controlled load, directed downward, to a certain shock pulse prevents unwanted activation and strikes hydromechanical jar during drilling, lowering and raising the drill string reduces wear of the internal parts.

Ниже представлен лучший вариант гидромеханического яса для создания повторяющихся динамических ударов, направленных вверх и вниз, для освобождения застрявшей бурильной колонны в наклонной нефтяной скважине глубиной 3500 метров, имеющей боковой ствол длиной 650 метров.Below is the best version of a hydromechanical jar for creating repeated dynamic impacts directed up and down to release a stuck drill string in an inclined oil well with a depth of 3,500 meters and a sidetrack with a length of 650 meters.

На фиг.1 изображен гидромеханический яс в разрезе, верхняя, средняя и нижняя части трубчатого корпуса, полый вал, соединенный с корпусом шлицами, подпружиненный механизм защелки, блокирующий продольный ход вала относительно корпуса, размещенный в шлицевой камере, заполненной маслом, переводники вала и корпуса для соединения с бурильной колонной.Figure 1 shows a hydromechanical jar in the section, the upper, middle and lower parts of the tubular body, a hollow shaft connected to the body by splines, a spring-loaded latch mechanism that blocks the longitudinal stroke of the shaft relative to the body, placed in a splined chamber filled with oil, shaft and body sub for connection with a drill string.

На фиг.2 изображен элемент I на фиг.1 ограничивающего механизма сообщения рабочей жидкости с камерой для жидкости, выполненный в виде пояска увеличенного диаметра полого вала, кольцевого клапана в камере рабочей жидкости, перепускного клапана, ограничивающего течение рабочей жидкости в одном направлении.Figure 2 shows the element I in figure 1 of the limiting mechanism for communicating the working fluid with the fluid chamber, made in the form of a belt of increased diameter of the hollow shaft, an annular valve in the working fluid chamber, and an overflow valve restricting the flow of the working fluid in one direction.

На фиг.3 изображен элемент II на фиг.1 упорной втулки, закрепленной на хвостовике полого вала, образующей кольцевой канал для передачи давления бурового раствора на плавающий поршень.Figure 3 shows element II of figure 1 of the thrust sleeve mounted on the shank of the hollow shaft, forming an annular channel for transmitting the pressure of the drilling fluid to the floating piston.

На фиг.4 изображен элемент III на фиг.1 резьбового натяжителя подпружиненного механизма защелки, блокирующего продольный ход вала относительно корпуса.In Fig. 4, element III is shown in Fig. 1 of a threaded tensioner of a spring-loaded latch mechanism that blocks the longitudinal stroke of the shaft relative to the housing.

На фиг.5 изображен элемент IV на фиг.1 ударного кольца, установленного между ударником вала и торцами шлицов вала в шлицевой камере, заполненной маслом.Figure 5 shows the element IV in figure 1 of the shock ring installed between the drummer of the shaft and the ends of the splines of the shaft in a spline chamber filled with oil.

Гидромеханический яс состоит из трубчатого корпуса 1 и полого вала 2, соединенных между собой подвижной шлицевой парой, трубчатый корпус 1 выполнен из частей 3, 4, 5, 6, 7, содержит первый уплотнитель 8 и шлицы 9 на внутренней поверхности со стороны первого края 10, часть корпуса 3 содержит внутренний выступ-наковальню 11, часть корпуса 4 содержит внутренний выступ-наковальню 12, а со стороны второго края 13 содержит внутреннюю резьбу 14 для соединения с переводником 15, который имеет резьбу 16 для соединения с верхом нижней колонны бурильных труб, показано на фиг.1, при этом нижняя колонна бурильных труб не показана.The hydromechanical jar consists of a tubular housing 1 and a hollow shaft 2, interconnected by a movable spline pair, the tubular housing 1 is made of parts 3, 4, 5, 6, 7, contains a first seal 8 and splines 9 on the inner surface from the side of the first edge 10 , part of the housing 3 contains an inner protrusion-anvil 11, part of the housing 4 contains an internal protrusion-anvil 12, and from the side of the second edge 13 contains an internal thread 14 for connection with a sub 15, which has a thread 16 for connection with the top of the lower drill pipe string, shown about figure 1, while the lower drill pipe string is not shown.

Полый вал 2 выполнен из частей 17, 18, 19, 20, содержит первый поршень 21 с первым уплотнителем 22 (поршень 21 выполнен за одно целое с частью 19 полого вала 2), резьбовой хвостовик 23, предназначенный для соединения с переводником и колонной бурильных труб, шлицы 24 на наружной поверхности со стороны первого края 10 корпуса 1 для соединения со шлицами 9 части 3 корпуса 1, ударники 25, 26, размещенные между внутренними выступами-наковальнями, соответственно 11, 12 трубчатого корпуса 1, а со стороны второго края 13 трубчатого корпуса 1 содержит второй поршень 27 со вторым уплотнителем 28 (поршень 27 выполнен за одно целое с частью 20 полого вала 2), образующие камеру 29, заполненную рабочей жидкостью - маслом 30, показано на фиг.1, при этом верхняя колонна бурильных труб не показана.The hollow shaft 2 is made of parts 17, 18, 19, 20, contains the first piston 21 with the first seal 22 (the piston 21 is made in one piece with the part 19 of the hollow shaft 2), a threaded shank 23, intended for connection with the sub and the drill pipe string , the slots 24 on the outer surface from the side of the first edge 10 of the housing 1 for connecting with the slots 9 of the part 3 of the housing 1, the hammers 25, 26, located between the inner protrusions-anvils, respectively 11, 12 of the tubular body 1, and from the side of the second edge 13 of the tubular housing 1 contains a second piston 27 with WTO With a sealing ring 28 (the piston 27 is integral with the part 20 of the hollow shaft 2), forming a chamber 29 filled with a working fluid - oil 30, is shown in Fig. 1, while the upper drill pipe string is not shown.

Гидромеханический яс содержит ограничивающий механизм 31 сообщения рабочей жидкости 30 с камерой 29 для жидкости, выполненный в виде пояска увеличенного диаметра 32 части 19 полого вала 2, и кольцевого клапана 33, установленного в камере 29 рабочей жидкости 30 с полым валом 2, проходящим через внутреннюю полость, внутренняя поверхность 34 кольцевого клапана 33 плотно контактирует с пояском увеличенного диаметра 32 части 19 полого вала 2, при этом в кольцевом клапане 33 установлено хотя бы одно клапанное устройство 35, ограничивающее течение рабочей жидкости - масла 30 внутри камеры 29 рабочей жидкости 30 в одном направлении 36, показано на фиг.1, 2.The hydromechanical jar contains a limiting mechanism 31 for the communication of the working fluid 30 with the fluid chamber 29, made in the form of a belt of increased diameter 32 of the part 19 of the hollow shaft 2, and an annular valve 33 installed in the chamber 29 of the working fluid 30 with the hollow shaft 2 passing through the internal cavity , the inner surface 34 of the annular valve 33 is in tight contact with the belt of increased diameter 32 of the part 19 of the hollow shaft 2, while at least one valve device 35 restricting the flow of the working fluid is installed in the annular valve 33 axes - oil 30 inside the chamber 29 of the working fluid 30 in one direction 36, shown in Fig.1, 2.

Торец 37 кольцевого клапана 33 плотно контактирует с торцом 38 части 6 трубчатого корпуса 1, показано на фиг.1, 2.The end face 37 of the annular valve 33 is in close contact with the end 38 of the part 6 of the tubular body 1, shown in figures 1, 2.

Когда торец 37 кольцевого клапана 33 (из бронзы) не прижат давлением рабочей жидкости 30 к торцу 37 части 6 трубчатого корпуса 1, рабочая жидкость 30 может свободно перетекать через циркуляционные отверстия 39 кольцевого клапана 33 для быстрого выравнивания давления рабочей жидкости 30 с разных сторон кольцевого клапана 33, показано на фиг.2.When the end face 37 of the ring valve 33 (made of bronze) is not pressed by the pressure of the working fluid 30 to the end 37 of the part 6 of the tubular body 1, the working fluid 30 can freely flow through the circulation holes 39 of the ring valve 33 to quickly equalize the pressure of the working fluid 30 from different sides of the ring valve 33, shown in FIG. 2.

В кольцевом клапане 33 выше по потоку 36 перед клапанным устройством 35 размещен фильтр 40 из "спеченного" бронзового порошка с пористостью 25-50%, полый винт 41 с внутренним шестигранником для циркуляции рабочей жидкости 30 в клапанном устройстве 35, а также перепускной игольчатый клапан 42 с дроссельным калиброванным отверстием, показано на фиг.2.In the annular valve 33 upstream 36 in front of the valve device 35, a sintered bronze powder filter 40 with a porosity of 25-50%, a hollow screw 41 with an internal hexagon for circulating the working fluid 30 in the valve device 35, and a bypass needle valve 42 are placed with a throttle calibrated hole, shown in figure 2.

При этом камера 29, заполненная рабочей жидкостью 30, между вторым поршнем 27 со вторым уплотнителем 28 (поршень 27 выполнен за одно целое с частью 20 полого вала 2), и кольцевым клапаном 33, который контактирует с пояском увеличенного диаметра 32 части 19 полого вала 2, является камерой высокого давления рабочей жидкости 30 при вытягивании полого вала 2 из трубчатого корпуса 1 в направлении 51, показано на фиг.1, 2.In this case, the chamber 29, filled with a working fluid 30, between the second piston 27 with the second seal 28 (the piston 27 is made in one piece with part 20 of the hollow shaft 2), and an annular valve 33, which is in contact with the belt of increased diameter 32 of the part 19 of the hollow shaft 2 , is a high-pressure chamber of the working fluid 30 when pulling the hollow shaft 2 from the tubular body 1 in the direction 51, shown in figures 1, 2.

Буровым насосом, например УНБ-600, через колонну бурильных труб, включающую упомянутый гидромеханический яс, через внутренние полости 43, 44, соответственно трубчатого корпуса 1 и полого вала 2 осуществляется насосная подача текучей среды - бурового раствора 45, который содержит абразивные частицы, например, до 2% песка с размерами 0,15÷0,95 мм и до 5% нефтепродуктов полимер-глинистого бурового раствора плотностью 1,16÷1,26 г/см³, при гидростатическом давлении, преимущественно 30÷40 МПа, показано на фиг.1, 2, 3, 4, 5.A mud pump, for example, UNB-600, through a drill pipe string including the aforementioned hydromechanical jar, through the internal cavities 43, 44, respectively of the tubular body 1 and the hollow shaft 2, a pumping fluid is supplied — a drilling fluid 45 that contains abrasive particles, for example up to 2% of sand with dimensions of 0.15 ÷ 0.95 mm and up to 5% of petroleum products of polymer-clay drilling mud with a density of 1.16 ÷ 1.26 g / cm ³ , with hydrostatic pressure, mainly 30 ÷ 40 MPa, shown in FIG. .1, 2, 3, 4, 5.

Гидромеханический яс содержит подпружиненный механизм защелки 46, блокирующий продольный ход полого вала 2 относительно трубчатого корпуса 1, при этом подпружиненный механизм защелки 46 расположен в шлицевой полости 47, образованной первым поршнем 21 с первым уплотнителем 22, шлицами 9 части 3 трубчатого корпуса 1, шлицами 24 части 17 полого вала 2 и первым уплотнителем 8 трубчатого корпуса 1 со стороны первого (шлицевого) края 10, заполненной рабочей жидкостью - маслом 30, при этом механизм защелки 46 освобождается или устанавливается в рабочее положение при приложении продольной силы больше предельной, показано на фиг.1, 4.The hydromechanical jar contains a spring-loaded latch mechanism 46, blocking the longitudinal stroke of the hollow shaft 2 relative to the tubular body 1, while the spring-loaded latch mechanism 46 is located in the spline cavity 47 formed by the first piston 21 with the first seal 22, splines 9 of part 3 of the tubular housing 1, splines 24 part 17 of the hollow shaft 2 and the first seal 8 of the tubular body 1 from the side of the first (spline) edge 10, filled with a working fluid - oil 30, while the latch mechanism 46 is released or installed in the working position s while applying longitudinal force more than the limit, shown in Figures 1, 4.

Механизм защелки 46 выполнен, например, из восьми сегментов 48, которые содержат внутренние кольцевые канавки 49, и расположен между частью 5 трубчатого корпуса 1 и частью 18 полого вала 2, которая содержит наружные кольцевые зубья 50, внутренние кольцевые канавки 49 и наружные кольцевые зубья 50 выполнены разной ширины, при этом механизм защелки 46 блокирует полый вал 2 относительно трубчатого корпуса 1 только в одном взаимном расположении наружных кольцевых зубьев 50 относительно внутренних кольцевых канавок 49, показано на фиг.1, 4.The latch mechanism 46 is made, for example, of eight segments 48, which contain the inner annular grooves 49, and is located between part 5 of the tubular body 1 and part 18 of the hollow shaft 2, which contains the outer ring teeth 50, the inner ring grooves 49 and the outer ring teeth 50 made of different widths, while the latch mechanism 46 blocks the hollow shaft 2 relative to the tubular body 1 only in one relative position of the outer ring teeth 50 relative to the inner ring grooves 49, shown in figures 1, 4.

Механизм защелки 46, блокирующий продольный ход полого вала 2 относительно трубчатого корпуса 1 в направлении 51 и 52, снабжен тарельчатыми пружинами 53 и сжат при помощи колец 54, 55, а также снабжен резьбовым натяжителем 56, выполненным в виде резьбовых втулок 57, 58 и фиксатора 59, регулирующим продольное усилие пружин 53 для освобождения или установки в рабочее положение, показано на фиг.1, 4.The latch mechanism 46, blocking the longitudinal stroke of the hollow shaft 2 relative to the tubular body 1 in the direction 51 and 52, is equipped with Belleville springs 53 and compressed by means of rings 54, 55, and also equipped with a threaded tensioner 56, made in the form of threaded bushings 57, 58 and a retainer 59, regulating the longitudinal force of the springs 53 to release or install in working position, shown in figures 1, 4.

Камера 29, заполненная рабочей жидкостью 30, между вторым поршнем 27 со вторым уплотнителем 28 и кольцевым клапаном 33, который контактирует с пояском увеличенного диаметра 32 части 19 полого вала 2, является камерой высокого давления, преимущественно 150 МПа, рабочей жидкости - масла 30 при натяжении бурильной колонны и вытягивании полого вала 2 из трубчатого корпуса 1 в направлении 51, а торец 37 кольцевого клапана 33 плотно контактирует под действием давления рабочей жидкости 30 с торцом 37 части 6 трубчатого корпуса 1, показано на фиг.1, 2.The chamber 29, filled with a working fluid 30, between the second piston 27 with the second seal 28 and the annular valve 33, which contacts the enlarged diameter belt 32 of the part 19 of the hollow shaft 2, is a high-pressure chamber, mainly 150 MPa, the working fluid is oil 30 under tension drill string and pulling the hollow shaft 2 from the tubular body 1 in the direction 51, and the end face 37 of the annular valve 33 is tightly in contact with the pressure of the working fluid 30 with the end face 37 of part 6 of the tubular body 1, shown in figures 1, 2.

Кольцевой клапан 33, по существу, отключающий механизм, установленный в камере 29, заполненной рабочей жидкостью 30, выполнен с продольным ходом 60, по меньшей мере, равным продольному ходу 61 полого вала 2 относительно подпружиненного механизма защелки 46 от начала приложения силы в направлении 52, вдвигающей полый вал 2 в трубчатый корпус 1, до установки механизма защелки 46 в рабочее положение, а упор 62, ограничивающий продольный ход кольцевого клапана 30 в направлении 52, в сторону второго края 13 трубчатого корпуса 1 с внутренней резьбой 14, образован выступом от уменьшенного диаметра 63 внутренней поверхности части 7 трубчатого корпуса 1, с которой подвижно соединен уплотнитель 22, разделяющий полость 47, образованную первым поршнем 21 с первым уплотнителем 22, шлицами 9 части 3 трубчатого корпуса 1, шлицами 24 части 17 полого вала 2 и первым уплотнителем 8 трубчатого корпуса 1 со стороны его первого (шлицевого) края 10, и камеру 29 рабочей жидкости 30, образованную первым поршнем 21 с первым уплотнителем 22, внутренней поверхностью части 6 трубчатого корпуса 1, наружной поверхностью части 18 полого вала 2 и торцом 37 кольцевого клапана 33, который плотно контактирует под действием давления рабочей жидкости 30 с торцом 37 части 6 трубчатого корпуса 1, показано на фиг.1, 2, 3.The annular valve 33, essentially a shut-off mechanism installed in the chamber 29 filled with the working fluid 30, is made with a longitudinal stroke 60 at least equal to the longitudinal stroke 61 of the hollow shaft 2 relative to the spring-loaded latch mechanism 46 from the beginning of the application of force in the direction 52, pushing the hollow shaft 2 into the tubular body 1, until the latch mechanism 46 is in the working position, and the stop 62, restricting the longitudinal stroke of the annular valve 30 in the direction 52, towards the second edge 13 of the tubular body 1 with an internal thread 14, forming the protrusion from the reduced diameter 63 of the inner surface of the part 7 of the tubular body 1, to which the seal 22 separating the cavity 47 formed by the first piston 21 with the first seal 22, the slots 9 of the 3 part of the tubular body 1, the slots 24 of the part 17 of the hollow shaft 2 and the first seal 8 of the tubular body 1 from the side of its first (splined) edge 10, and the chamber 29 of the working fluid 30 formed by the first piston 21 with the first seal 22, the inner surface of the portion 6 of the tubular housing 1, the outer surface of the part 18 of the hollow shaft 2 and the end face 37 of the annular valve 33, which is tightly in contact with the pressure of the working fluid 30 with the end face 37 of the part 6 of the tubular body 1, is shown in figures 1, 2, 3.

Гидромеханический яс содержит трубчатую гильзу 64, установленную внутри части 7 трубчатого корпуса 1, и плавающий поршень 65 с собственным наружным уплотнением 66 и внутренним уплотнением 67, контактирующим соответственно с внутренней поверхностью 68 трубчатой гильзы 64 и наружной поверхностью 69 хвостовика 70 части 20 полого вала 2 с возможностью продольного перемещения в направлении 51 и 52 внутри трубчатой гильзы 64 и относительно хвостовика 70 полого вала 2, и упорную втулку 71, закрепленную на резьбе 72 на краю хвостовика 70 части 20 полого вала 2, показано на фиг.1,3.The hydromechanical jar contains a tubular sleeve 64 installed inside part 7 of the tubular body 1, and a floating piston 65 with its own outer seal 66 and inner seal 67 in contact with the inner surface 68 of the tubular sleeve 64 and the outer surface 69 of the shank 70 of the part 20 of the hollow shaft 2 s the possibility of longitudinal movement in the direction 51 and 52 inside the tubular sleeve 64 and relative to the shank 70 of the hollow shaft 2, and a thrust sleeve 71 mounted on the thread 72 on the edge of the shank 70 of the part 20 of the hollow shaft 2, while This is shown in FIG.

Упорная втулка 71, закрепленная на краю хвостовика 70 части 20 полого вала 2, выполнена с уменьшенным диаметром 73 наружной поверхности 74 и образует кольцевой канал 75 между внутренней поверхностью 68 трубчатой гильзы 64 и наружной поверхностью 74 упорной втулки 71 для передачи давления текучей среды 45 (бурового раствора) на торец 76 плавающего поршня 65 в направлении 77 (в зоне обратных токов), противоположном направлению 45, в котором осуществляется насосная подача бурового раствора 45, показано на фиг.1, 3.The thrust sleeve 71, mounted on the edge of the shank 70 of the part 20 of the hollow shaft 2, is made with a reduced diameter 73 of the outer surface 74 and forms an annular channel 75 between the inner surface 68 of the tubular sleeve 64 and the outer surface 74 of the thrust sleeve 71 for transmitting fluid pressure 45 (drilling mud) on the end face 76 of the floating piston 65 in the direction 77 (in the reverse current zone), opposite to the direction 45, in which the pumping supply of the drilling fluid 45 is carried out, is shown in figures 1, 3.

Продольный ход 78 плавающего поршня 65 вдоль хвостовика 70 части 20 полого вала 2 ограничен между упором 79 втулки 80, выступающим от внутренней поверхности 68 (хромированной) трубчатой гильзы 64 со стороны второго поршня 27 с уплотнителем 28 части 20 полого вала 2, и торцом 81 упорной втулки 71, закрепленной на резьбе 72 на краю хвостовика 70 части 20 полого вала 2, показано на фиг.1, 3.The longitudinal stroke 78 of the floating piston 65 along the shank 70 of the part 20 of the hollow shaft 2 is limited between the stop 79 of the sleeve 80, protruding from the inner surface 68 of the (chrome) tubular sleeve 64 from the side of the second piston 27 with the seal 28 of the part 20 of the hollow shaft 2, and the end face 81 of the thrust a sleeve 71, mounted on a thread 72 on the edge of the shank 70 of the part 20 of the hollow shaft 2, shown in figures 1, 3.

Гидромеханический яс содержит переводник 82 полого вала 2, соединенный резьбой 23 с частью 17 полого вала 2, имеющего шлицы 24 па наружной поверхности, переводник 82 полого вала 2 выполнен с поясом 83 пониженной жесткости, характеризующимся выполнением стенки 84 переводника 82 уменьшенной толщиной 85 и уменьшенным наружным диаметром 86, образующим упорный торец 87, предназначенный для захвата и подъема бурильной колонны, и выполнен на втором краю с резьбой 88, предназначенной для соединения с низом верхней части бурильной колонны, показано на фиг.1.The hydromechanical jar contains a sub 82 of the hollow shaft 2, connected by a thread 23 to a part 17 of the hollow shaft 2 having slots 24 on the outer surface, the sub 82 of the hollow shaft 2 is made with a belt 83 of reduced stiffness, characterized by the execution of the wall 84 of the sub 82 with a reduced thickness of 85 and a reduced outer diameter 86, forming a thrust end 87, designed to capture and lift the drill string, and is made on the second edge with a thread 88, designed to connect with the bottom of the upper part of the drill string, shown in figure 1.

При этом трубчатая гильза 64, установленная внутри части 7 трубчатого корпуса 1, плавающий поршень 65 с собственным наружным уплотнением 66 и внутренним уплотнением 67, контактирующим соответственно с внутренней поверхностью 68 трубчатой гильзы 64 и наружной поверхностью 69 хвостовика 70 части 20 полого вала 2, и второй уплотнитель второго поршня 27 в части 7 трубчатого корпуса, образуют буферную полость 89, также заполненную рабочей жидкостью - маслом 30, показано на фиг.1.In this case, the tubular sleeve 64 installed inside the part 7 of the tubular housing 1, the floating piston 65 with its own outer seal 66 and the inner seal 67 in contact with the inner surface 68 of the tubular sleeve 64 and the outer surface 69 of the shank 70 of the part 20 of the hollow shaft 2, and the second the seal of the second piston 27 in part 7 of the tubular body, form a buffer cavity 89, also filled with a working fluid - oil 30, shown in figure 1.

Кроме того, на фиг.1, 2, 3 и 4 показано: поз.90 - резьбовые пробки для заливки и прокачки рабочей жидкости - масла 30:In addition, figure 1, 2, 3 and 4 shows: item 90 - threaded plugs for filling and pumping the working fluid - oil 30:

- в камеру 29 для жидкости;- into the fluid chamber 29;

- в полость 47(шлицевую камеру), образованную первым поршнем 21 с первым уплотнителем 22, шлицами 9 части 3 трубчатого корпуса 1, шлицами 24 части 17 полого вала 2 и первым уплотнителем 8 трубчатого корпуса 1 со стороны его первого (шлицевого) края 10;- into the cavity 47 (spline chamber) formed by the first piston 21 with the first seal 22, the slots 9 of the part 3 of the tubular body 1, the slots 24 of the part 17 of the hollow shaft 2 and the first seal 8 of the tubular body 1 from the side of its first (spline) edge 10;

- в буферную полость 89, образованную внутренней поверхностью 68 трубчатой гильзы 64, плавающим поршнем 65 с собственным наружным уплотнением 66 и внутренним уплотнением 67, контактирующим соответственно с внутренней поверхностью 68 трубчатой гильзы 64, наружной поверхностью 69 хвостовика 70 части 20 полого вала 2 вала 2, и вторым уплотнителем второго поршня 27 в части 7 трубчатого корпуса.- into the buffer cavity 89, formed by the inner surface 68 of the tubular sleeve 64, the floating piston 65 with its own outer seal 66 and the inner seal 67, respectively in contact with the inner surface 68 of the tubular sleeve 64, the outer surface 69 of the shank 70 of the part 20 of the hollow shaft 2 of the shaft 2, and a second seal of the second piston 27 in part 7 of the tubular body.

Кроме того, на фиг.1, 5 показано: поз.91 - шлицевой торец части 17 полого вала 2; поз.92 - ударное кольцо, установленное между торцом 25 части 18 полого вала 2 и шлицевым торцом 91 части 17 полого вала 2.In addition, figure 1, 5 shows: position 91 - spline end part 17 of the hollow shaft 2; pos. 92 - a shock ring installed between the end face 25 of the part 18 of the hollow shaft 2 and the spline end 91 of the part 17 of the hollow shaft 2.

При заливке рабочей жидкости - масла 30 в буферную полость 89 при помощи специального устройства обеспечивают определенное положение плавающего поршня 65 в гильзе 64, по существу, расстояние от торца 76 плавающего поршня 65 до торца 81 упорной втулки 71, закрепленной на краю хвостовика 70 части 20 полого вала 2.When filling the working fluid - oil 30 into the buffer cavity 89 using a special device provide a certain position of the floating piston 65 in the sleeve 64, essentially the distance from the end face 76 of the floating piston 65 to the end face 81 of the thrust sleeve 71, mounted on the edge of the shank 70 of the part 20 of the hollow shaft 2.

Гидромеханический яс устанавливают в закрытом положении, когда подпружиненный механизм защелки 46 блокирует продольный ход полого вала 2 относительно трубчатого корпуса 1.The hydromechanical jar is installed in the closed position when the spring-loaded latch mechanism 46 blocks the longitudinal stroke of the hollow shaft 2 relative to the tubular body 1.

Камеры 29 для жидкости, полость 47 (шлицевую камеру) и буферную полость 89 через резьбовые отверстия под пробки 90 заполняют рабочей жидкостью 30 (трансмиссионным маслом SAE W80-140), производят прокачку рабочей жидкости 30 для удаления воздуха, затем производят затяжку пробок 90.Fluid chambers 29, cavity 47 (spline chamber) and buffer cavity 89 are filled with working fluid 30 through threaded holes for plugs 90 (transmission oil SAE W80-140), pumped working fluid 30 to remove air, then tighten the plugs 90.

Производят регулирование (тарировку) подпружиненного тарельчатыми пружинами 53 усилия срабатывания механизма защелки 46, блокирующего продольный ход полого вала 2 относительно трубчатого корпуса 1 в направлении 51 и 52 (установочного параметра защелки), при помощи резьбового натяжителя 56, выполненного в виде резьбовых втулок 57, 58 и фиксатора 59, а также время гидравлической задержки ударов гидромеханического яса в специальном стенде таким образом, чтобы продольные силы, действующие на яс во время бурения, не превышали, по существу, 50% усилия срабатывания механизма защелки 46, блокирующего продольный ход полого вала 2 относительно трубчатого корпуса 1, а усилие разблокирования защелки 46 для удара вниз составляло, по существу 50% установочного параметра защелки 46 для удара вверх.The adjustment (calibration) of the spring force of the belleville springs 53 of the latch mechanism 46, blocking the longitudinal stroke of the hollow shaft 2 relative to the tubular body 1 in the direction 51 and 52 (latch setting parameter), is performed using the threaded tensioner 56, made in the form of threaded bushings 57, 58 and retainer 59, as well as the time of hydraulic delay of impacts of the hydromechanical jar in a special stand so that the longitudinal forces acting on the jar during drilling do not exceed essentially 50% of the force cf the abutment mechanism of the latch 46, blocking the longitudinal stroke of the hollow shaft 2 relative to the tubular body 1, and the release force of the latch 46 for impact down was essentially 50% of the setting parameter of the latch 46 for impact up.

Определяют лучшее положение гидромеханического яса в компоновке низа бурильной колонны (КНБК), при этом учитывают многие факторы, часть из которых:Determine the best position of the hydromechanical jar in the layout of the bottom of the drill string (BHA), while taking into account many factors, some of which:

- ожидаемый тип прихвата; прихват за счет перепада давления или механический;- expected type of sticking; sticking due to pressure drop or mechanical;

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

- конфигурация забойной компоновки;- downhole configuration;

- давление бурового насоса;- pressure of the mud pump;

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

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

- допустимое усилие натяжения бурильной колонны;- permissible tension force of the drill string;

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

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

Гидромеханический яс соединяют резьбой 23 части 17 полого вала 2 с переводником 82 и низом верхней части длинной упругой бурильной колонны, применяемой при бурении нефтяной скважины, а резьбовым хвостовиком 15 трубчатого корпуса 1 соединяют с верхом нижней части бурильной колонны, которая располагается ниже яса (части бурильной колонны не показаны).The hydromechanical jar is connected by a thread 23 of the part 17 of the hollow shaft 2 with a sub 82 and the bottom of the upper part of the long elastic drill string used for drilling an oil well, and the threaded shank 15 of the tubular body 1 is connected to the top of the lower part of the drill string, which is located below the jar (part of the drill columns not shown).

Буровым насосом, например УНБ-600, через колонну бурильных труб, включающей упомянутый гидромеханический яс, через внутренние полости 43, 44, соответственно трубчатого корпуса 1 и полого вала 2 осуществляют насосную подачу бурового раствора 45, который содержит абразивные частицы, например, до 2% песка с размерами 0,15÷0,95 мм и до 5% нефтепродуктов полимер-глинистого бурового раствора плотностью 1,16÷1,26 г/см³, при гидростатическом давлении, преимущественно 25÷30 МПа, показано на фиг.1A mud pump, for example UNB-600, through a drill pipe string including the above-mentioned hydromechanical jar, through the internal cavities 43, 44, respectively of the tubular body 1 and the hollow shaft 2, pump the drilling fluid 45, which contains abrasive particles, for example, up to 2% sand with dimensions of 0.15 ÷ 0.95 mm and up to 5% of petroleum products of polymer-clay drilling mud with a density of 1.16 ÷ 1.26 g / cm ³ , with hydrostatic pressure, mainly 25 ÷ 30 MPa, shown in figure 1

Движение гидромеханического яса на начальной стадии сдерживается гидравлической парой: полый вал 2 - кольцевой клапан 33 - трубчатый корпус 1, и поддерживается до тех пор, пока в бурильной колонне не будут созданы достаточно высокие растягивающие напряжения. Стадия свободного вертикального перемещения деталей внутри яса предназначена для резкого снятия части растягивающих напряжений (релаксации напряжений), накопленных в растянутой упругой колонне бурильных труб.The movement of the hydromechanical jar at the initial stage is restrained by a hydraulic pair: a hollow shaft 2 - an annular valve 33 - a tubular body 1, and is supported until sufficiently high tensile stresses are created in the drill string. The stage of free vertical movement of parts inside the jar is intended for abrupt removal of part of the tensile stresses (stress relaxation) accumulated in the stretched elastic string of drill pipes.

Такое снятие напряжений растянутой упругой 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 упомянутого гидромеханического яса.Such stress relieving of a stretched elastic drill string is used to accelerate the drill collars and (or) the entire mass of the drill string and create a shock pulse in the depth of the well within the shock section of the hydromechanical jar.

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

Волна напряжения в колонне бурильных труб возникает в результате резкой остановки движущейся массы муфт и УБТ, при этом кинетическая энергия переходит в энергию напряженного состояния. Волна напряжения одновременно движется вверх к муфтам и УБТ и вниз к точке прихвата. Волна напряжения, которая передается вверх к муфтам или тяжелому весу, будет двигаться вверх до тех пор, пока не достигнет места изменения сечения, например места перехода от муфты к тяжелому весу и УБТ. Тогда она будет отражена вниз. Волна напряжения, которая первоначально двигалась вниз от яса, достигает место прихвата и отражается назад вверх. Через некоторое время комбинация волн напряжения в месте прихвата определяет величину максимальной прикладываемой нагрузки. Обычно, чем больше ударный импульс, приложенный к месту прихвата, тем меньше ударная нагрузка. При этом, чем сильнее динамический удар, тем меньше ударный импульс. Необходимы и удар, и импульс.A 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. The voltage wave simultaneously moves up to the couplings and the drill collar and down to the sticking point. The voltage wave that is transmitted upward to the couplings or heavy weight will move up until it reaches the point of change of the cross section, for example, the point of transition from the coupling to heavy weight and collar. Then it will be reflected down. The tension wave that originally moved down from the jar reaches the sticking point and is reflected back up. After some time, the combination of stress waves at the sticking point determines the value of the maximum applied load. 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 места прихвата требуется определенная ударная сила. В то время, когда ударная сила превосходит силу прихватывания, импульс удара вызывает проскальзывание места прихвата. Ударная сила является главным фактором. В наилучшем соотношении необходим определенный динамический удар с достаточным ударным импульсом, по существу, со сверхвысокой ударной мощностью.To instantly release the sticking point, a certain impact force is required. At a time when the impact force exceeds the tack force, the impulse of impact causes the sticking point to slip. Impact force is a major factor. In the best ratio, a certain dynamic impact with a sufficient shock impulse, essentially with ultra-high impact power, is needed.

Оптимальное местоположение 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.

Гидромеханический яс спускают в скважину с заблокированной защелкой 46, с таким количеством УБТ, которое обеспечивает необходимую нагрузку на долото и обеспечивает расположение яса над переходной зоной.The hydromechanical jar is lowered into the well with a locked latch 46, with such an amount 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 гидромеханическим 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 hydromechanical jar, while maintaining sufficient weight over the jar to ensure an effective blow by the jar.

Гидромеханический яс работает от движения бурильной колонны в направлении вверх или вниз. Величина ударной силы, направленной вверх, прямо пропорциональна прилагаемому усилию натяжения.Hydromechanical jar works from the movement of the drill string in the up or down direction. The magnitude of the upward impact force is directly proportional to the applied tensile force.

В данном режиме, по мере того, как прилагаемое усилие натяжения начинает превышать параметр установки защелки 46 при ударе вверх, механическая защелка 46 резко освобождается от блокировки и наступает гидравлическая задержка. Спустя небольшой период времени полый вал 2 яса резко освобождается и ускоряется до положения полного растяжения.In this mode, as the applied tension starts to exceed the installation parameter of the latch 46 upon impact, the mechanical latch 46 is sharply released from the lock and there is a hydraulic delay. After a short period of time, the hollow shaft of the jar 2 is sharply released and accelerated to the full tension position.

В режиме удара, направленного вниз, по мере того, как сила сжатия, действующая па полый вал 2 яса, начинает превышать параметр установки защелки при ударе вниз, механическая защелка 46 резко освобождается от блокировки, позволяя полому валу 2 вернуться в полностью закрытое положение.In the downward impact mode, as the compression force acting on the hollow shaft 2 of the jar begins to exceed the latch setting parameter when striking downward, the mechanical latch 46 is sharply released from blocking, allowing the hollow shaft 2 to return to its fully closed position.

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

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

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.The amount of compensation is taken into account by the readings of the indicator of the load on the bit during descents and ascents before sticking the drill string. The weight of the free column is the weight of the part of the column located above the jar.

Нанесение динамических ударов гидромеханическим ясом в направлении вверх:Delivering dynamic impacts with a hydromechanical jar in the upward direction:

Сила, прилагаемая к ясу, должна превышать установочный параметр защелки 46, но быть меньше рекомендуемой величины максимальной нагрузки при гидравлической задержке, при этом величина нагрузки над свободной колонной высчитывается как разница между установочными параметрами защелки 46 при ударе ясом вверх и силой запуска насоса.The force applied to the box should exceed the setting parameter of the latch 46, but be less than the recommended maximum load with hydraulic delay, while the load above the free column is calculated as the difference between the settings of the latch 46 when the bar hits the top and the pump starting force.

Для удара вверх прикладывают нагрузку вычисленной величины и затем включают тормоз буровой лебедки. Полый вал 2 вытягивается из трубчатого корпуса 1 в направлении 51, при этом механизм защелки 46, подпружиненный тарельчатыми пружинами 53 и сжатый при помощи колец 54, 55, освобождает блокировку кольцевых зубьев 50 части 18 полого вала 2 в кольцевых канавках 49 и обеспечивает продольный ход полого вала 2 относительно трубчатого корпуса 1, установленной внутри камеры 29 рабочей жидкости 30.For upward impact, a load of the calculated value is applied and then the winch brake is applied. The hollow shaft 2 is pulled out of the tubular housing 1 in the direction 51, while the latch mechanism 46, spring-loaded with Belleville springs 53 and compressed by means of rings 54, 55, releases the blocking of the ring teeth 50 of the part 18 of the hollow shaft 2 in the annular grooves 49 and provides a longitudinal stroke of the hollow shaft 2 relative to the tubular body 1 mounted inside the chamber 29 of the working fluid 30.

Пока торец 37 кольцевого клапана 33 (из бронзы) не прижат давлением рабочей жидкости 30 к торцу 37 части 6 трубчатого корпуса 1, рабочая жидкость 30 может свободно перетекать через циркуляционные отверстия 39 кольцевого клапана 33 для быстрого выравнивания давления рабочей жидкости 30 с разных сторон кольцевого клапана 33.Until the end face 37 of the ring valve 33 (made of bronze) is pressed by the pressure of the working fluid 30 to the end 37 of the part 6 of the tubular body 1, the working fluid 30 can freely flow through the circulation holes 39 of the ring valve 33 to quickly equalize the pressure of the working fluid 30 from different sides of the ring valve 33.

Торец 37 кольцевого клапана 33 плотно контактирует под действием давления рабочей жидкости 30 с торцом 37 части 6 трубчатого корпуса 1.The end face 37 of the annular valve 33 is tightly in contact with the pressure of the working fluid 30 with the end face 37 of part 6 of the tubular body 1.

При натяжении бурильной колонны и вытягивании полого вала 2 из трубчатого корпуса 1 в направлении 51 в камере 29, заполненной рабочей жидкостью 30, между вторым поршнем 27 со вторым уплотнителем 28 и кольцевым клапаном 33, который контактирует с пояском увеличенного диаметра 32 части 19 полого вала 2, создается сверхвысокое давление, преимущественно 150 МПа, рабочей жидкости - масла 30.When the drill string is pulled and the hollow shaft 2 is pulled out of the tubular body 1 in the direction 51 in the chamber 29 filled with the working fluid 30, between the second piston 27 with the second seal 28 and the annular valve 33, which contacts the enlarged diameter band 32 of the hollow shaft part 19 creates ultrahigh pressure, mainly 150 MPa, working fluid - oil 30.

Рабочая жидкость - масло при натяжении бурильной колонны и вытягивании полого вала 2 из трубчатого корпуса 1 в направлении 51, в полости 47(шлицевой камере), образованной первым поршнем 21 с первым уплотнителем 22, шлицами 9 части 3 трубчатого корпуса 1, шлицами 24 части 17 полого вала 2 и первым уплотнителем 8 трубчатого корпуса 1 со стороны его первого (шлицевого) края 10, совершает относительное перемещение при постоянном давлении в полости 47 (шлицевой камере) относительно частей 3, 4 трубчатого корпуса.The working fluid is oil when pulling the drill string and pulling the hollow shaft 2 from the tubular body 1 in the direction 51, in the cavity 47 (spline chamber) formed by the first piston 21 with the first seal 22, splines 9 of part 3 of the tubular body 1, splines 24 of part 17 of the hollow shaft 2 and the first seal 8 of the tubular body 1 from the side of its first (spline) edge 10, makes relative movement at constant pressure in the cavity 47 (spline chamber) relative to parts 3, 4 of the tubular body.

Рабочая жидкость-масло при натяжении бурильной колонны и вытягивании полого вала 2 из трубчатого корпуса 1 в направлении 51, в буферной полости 89, образованной внутренней поверхностью 68 трубчатой гильзы 64, плавающим поршнем 65 с собственным наружным уплотнением 66 и внутренним уплотнением 67, контактирующим соответственно с внутренней поверхностью 68 трубчатой гильзы 64, наружной поверхностью 69 хвостовика 70 части 20 полого вала 2 вала 2, и вторым уплотнителем второго поршня 27 в части 7 трубчатого корпуса, совершает относительное перемещение при постоянном давлении в буферной полости 89 относительно внутренней поверхностью 68 трубчатой гильзы 64 и наружной поверхностью 69 хвостовика 70 части 20 полого вала 2 с возможностью продольного перемещения в направлении 51 и 52 внутри трубчатой гильзы 64 и относительно хвостовика 70 полого вала 2.Working fluid-oil when pulling the drill string and pulling the hollow shaft 2 from the tubular body 1 in the direction 51, in the buffer cavity 89, formed by the inner surface 68 of the tubular sleeve 64, the floating piston 65 with its own outer seal 66 and the inner seal 67, respectively in contact with the inner surface 68 of the tubular sleeve 64, the outer surface 69 of the shank 70 of the part 20 of the hollow shaft 2 of the shaft 2, and the second seal of the second piston 27 in the part 7 of the tubular body, makes relative movement when constant pressure in the buffer cavity 89 relative to the inner surface 68 of the tubular sleeve 64 and the outer surface 69 of the shank 70 of the part 20 of the hollow shaft 2 with the possibility of longitudinal movement in the direction 51 and 52 inside the tubular sleeve 64 and relative to the shank 70 of the hollow shaft 2.

Через кольцевой канал 75 между внутренней поверхностью 68 трубчатой гильзы 64 и наружной поверхностью 74 упорной втулки 71 передается давление текучей среды 45 (бурового раствора) на торец 76 плавающего поршня 65 в направлении 77 (в зоне обратных токов), противоположном направлению 45, в котором осуществляется насосная подача бурового раствора 45.Through the annular channel 75 between the inner surface 68 of the tubular sleeve 64 and the outer surface 74 of the thrust sleeve 71, the pressure of the fluid 45 (drilling fluid) is transmitted to the end face 76 of the floating piston 65 in the direction 77 (in the reverse current zone) opposite to the direction 45 in which mud pumping pump 45.

Продольный ход 78 плавающего поршня 65 вдоль хвостовика 70 части 20 полого вала 2 ограничен между упором 79 втулки 80, выступающим от внутренней поверхности 68 (хромированной) трубчатой гильзы 64 со стороны второго поршня 27 с уплотнителем 28 части 20 полого вала 2, и торцом 81 упорной втулки 71, закрепленной на резьбе 72 на краю хвостовика 70 части 20 полого вала 2.The longitudinal stroke 78 of the floating piston 65 along the shank 70 of the part 20 of the hollow shaft 2 is limited between the stop 79 of the sleeve 80, protruding from the inner surface 68 of the (chrome) tubular sleeve 64 from the side of the second piston 27 with the seal 28 of the part 20 of the hollow shaft 2, and the end face 81 of the thrust a sleeve 71, mounted on a thread 72 on the edge of the shank 70 of the part 20 of the hollow shaft 2.

Рабочая жидкость - масло 30, находящееся в буферной полости 89, образованной внутренней поверхностью 68 трубчатой гильзы 64, плавающим поршнем 65 с собственным наружным уплотнением 66 и внутренним уплотнением 67, контактирующим соответственно с внутренней поверхностью 68 трубчатой гильзы 64, наружной поверхностью 69 хвостовика 70 части 20 полого вала 2, и вторым уплотнителем второго поршня 27 в части 7 трубчатого корпуса, выравнивает давление вследствие продольного перемещения ("самоустановки") плавающего поршня 65, на который через кольцевой канал 75 между внутренней поверхностью 68 трубчатой гильзы 64 и наружной поверхностью 74 упорной втулки 71 передается давление текучей среды 45 (бурового раствора) на торец 76 плавающего поршня 65 в направлении 77 (в зоне обратных токов), противоположном направлению 45, в котором осуществляется насосная подача бурового раствора 45.The working fluid is oil 30 located in the buffer cavity 89 formed by the inner surface 68 of the tubular sleeve 64, the floating piston 65 with its own outer seal 66 and the inner seal 67 in contact with the inner surface 68 of the tubular sleeve 64, and the outer surface of the shank 70 of part 20, respectively of the hollow shaft 2, and the second seal of the second piston 27 in part 7 of the tubular body, equalizes the pressure due to the longitudinal movement ("self-installation") of the floating piston 65, onto which through the annular channel 75 m waiting for the inner surface 68 of the tubular sleeve 64 and the outer surface 74 of the thrust sleeve 71, the pressure of the fluid 45 (drilling fluid) is transmitted to the end face 76 of the floating piston 65 in the direction 77 (in the reverse current zone), opposite to the direction 45 in which the drilling fluid is pumped 45.

Внутренняя поверхность 34 кольцевого клапана 33 плотно контактирует с пояском увеличенного диаметра 32 части 19 полого вала 2, а продольный ход 60 кольцевого клапана 33 в направлении 52 или 51 ограничен упором 62 части 7 трубчатого корпуса 1 и упором 38, выступающим от внутренней поверхности 63 части 7 корпуса 1.The inner surface 34 of the annular valve 33 is in close contact with the enlarged diameter belt 32 of the part 19 of the hollow shaft 2, and the longitudinal stroke 60 of the annular valve 33 in the direction 52 or 51 is limited by a stop 62 of part 7 of the tubular body 1 and a stop 38 protruding from the inner surface 63 of part 7 housing 1.

При срыве края пояска увеличенного диаметра 32 части 19 полого вала 2 с края внутренней поверхности 34 кольцевого клапана 33 происходит гидродинамический удар рабочей жидкости 30 с использованием эффекта "внезапного расширения", с минимальными потерями давления и образованием сверхвысокой ударной мощности в стволе скважины при оптимальном соотношении между ударной нагрузкой и ударным импульсом, воздействующими вниз на место прихвата колонны.When the edge of the girdle of increased diameter 32 of the part 19 of the hollow shaft 2 is torn off from the edge of the inner surface 34 of the annular valve 33, a hydrodynamic shock of the working fluid 30 occurs using the “sudden expansion” effect, with minimal pressure loss and the formation of ultrahigh impact power in the borehole with an optimal ratio between shock load and shock pulse, acting down to the place of sticking of the column.

Растянутая упругая колонна бурильных труб в течение времени, например, 40 мс теряет напряжения растяжения, а в трубах и соединениях труб возникает эффект релаксации напряжений.An elongated drill pipe string, for example, 40 ms, loses tensile stresses, and a stress relaxation effect occurs in pipes and 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 the cross section, for example, the transition from the coupling to heavy weight and UBT, then it is reflected down.

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

После нанесения удара в направлении вверх опускают бурильную колонну до тех пор, пока индикатор нагрузки не покажет величину меньше, чем вес свободной колонны. Это означает, что защелка 46 снова заблокировалось.After striking in an upward direction, the drill string is lowered until the load indicator shows a value less than the weight of the free string. This means that the latch 46 is locked again.

Гидромеханический яс готов к следующему циклу или можно возобновить бурение.The hydromechanical jar is ready for the next cycle or drilling can be resumed.

Нанесение динамических ударов гидромеханическим ясом в направлении вниз:Delivering dynamic impacts with a hydromechanical jar in the down direction:

Значение разгрузки колонны от веса свободной колонны высчитывают как сумму силы запуска насоса и установочного параметра защелки 46 при ударе вниз. Подъемным устройством на буровой натягивают колонну бурильных труб и "бросают" ее вниз, сообщая колонне импульс удара, направленный сверху вниз.The discharge value of the column from the weight of the free column is calculated as the sum of the pump starting force and the setting parameter of the latch 46 upon impact down. With a lifting device on the rig, they pull the drill pipe string and “drop” it down, telling the drill string impulse directed from top to bottom.

Полый вал 2 вдвигается в трубчатый 1 в направлении 52, при этом механизм защелки 46, блокирующий продольный ход полого вала 2 относительно трубчатого корпуса 1 в направлении 51 и 52, снабженный тарельчатыми пружинами 53 и сжатый при помощи колец 54, 55, а также снабженный резьбовым натяжителем 56, выполненным в виде резьбовых втулок 57, 58 и фиксатора 59, регулирующим продольное усилие пружин 53 для освобождения или установки в рабочее положение, освобождает блокировку наружных кольцевых зубьев 50 части 18 полого вала 2 во внутренних кольцевых канавках 49 сегментов 48 и обеспечивает продольный ход полого вала 2 относительно трубчатого корпуса 1, установленного внутри шлицевой камеры 47, по существу, между ударником 25 части 18 полого вала 2, ударным кольцом 92 и торцом 91 части 17 полого вала 2.The hollow shaft 2 is pushed into the tubular 1 in the direction 52, while the latch mechanism 46 blocking the longitudinal stroke of the hollow shaft 2 relative to the tubular body 1 in the 51 and 52 directions, equipped with Belleville springs 53 and compressed with rings 54, 55, and also equipped with a threaded the tensioner 56, made in the form of threaded bushings 57, 58 and the latch 59, which regulates the longitudinal force of the springs 53 to release or set in working position, releases the blocking of the outer ring teeth 50 of the part 18 of the hollow shaft 2 in the inner annular grooves 49 sec ments 48 and provides longitudinal stroke of the hollow shaft 2 with respect to the tubular body 1 mounted inside the slotted chamber 47, substantially of 25 between the hammer portion 18 of the hollow shaft 2, the shock ring 92 and the end 91 of the hollow shaft portion 17 2.

Рабочая жидкость 30 в камере 29 рабочей жидкости 30, образованной первым поршнем 21 с первым уплотнителем 22, кольцевым клапаном 33, внутренней поверхностью части 6 трубчатого корпуса 1 и наружной поверхностью части 19 полого вала 2, под действием перемещения первого поршня 21 с первым уплотнителем 22 производит перемещение в направлении 52 кольцевого клапана 33, который содержит ограничивающий механизм 35 сообщения рабочей жидкости 30 с камерой 29 для жидкости.The working fluid 30 in the chamber 29 of the working fluid 30 formed by the first piston 21 with the first seal 22, the annular valve 33, the inner surface of the portion 6 of the tubular body 1 and the outer surface of the part 19 of the hollow shaft 2, under the action of the movement of the first piston 21 with the first seal 22 produces movement in the direction 52 of the annular valve 33, which contains a limiting mechanism 35 for communicating the working fluid 30 with the fluid chamber 29.

Кольцевой клапан 33 выполнен с продольным ходом 60, по меньшей мере, равным продольному ходу 61 полого вала 2 относительно подпружиненного механизма защелки 46 от начала приложения силы в направлении 52, вдвигающей полый вал 2 в трубчатый корпус 1, до установки механизма защелки 46 в рабочее положение, а упор 62, ограничивающий продольный ход кольцевого клапана 30 в направлении 52, в сторону второго края 13 трубчатого корпуса 1 с внутренней резьбой 14, образован выступом от уменьшенного диаметра 63 внутренней поверхности части 7 трубчатого корпуса 1, с которой подвижно соединен уплотнитель 22, разделяющий полость 47, образованную первым поршнем 21 с первым уплотнителем 22, шлицами 9 части 3 трубчатого корпуса 1, шлицами 24 части 17 полого вала 2 и первым уплотнителем 8 трубчатого корпуса 1 со стороны его первого (шлицевого) края 10, и камеру 29 рабочей жидкости 30, образованную первым поршнем 21 с первым уплотнителем 22, внутренней поверхностью части 6 трубчатого корпуса 1, наружной поверхностью части 18 полого вала 2 и торцом 37 кольцевого клапана 33, который плотно контактирует под действием давления рабочей жидкости 30 с торцом 37 части 6 трубчатого корпуса 1.The annular valve 33 is made with a longitudinal stroke 60, at least equal to the longitudinal stroke 61 of the hollow shaft 2 relative to the spring-loaded mechanism of the latch 46 from the beginning of the application of force in the direction 52, pushing the hollow shaft 2 into the tubular body 1, until the latch mechanism 46 is in the working position and a stop 62, limiting the longitudinal stroke of the annular valve 30 in the direction 52, towards the second edge 13 of the tubular body 1 with internal thread 14, is formed by a protrusion from the reduced diameter 63 of the inner surface of the part 7 of the tubular body 1, with a seal 22 movably connected by a separator cavity 47 formed by the first piston 21 with the first seal 22, splines 9 of part 3 of the tubular body 1, splines 24 of part 17 of the hollow shaft 2 and the first seal 8 of the tubular body 1 from the side of its first (spline) edge 10 and a chamber 29 of the working fluid 30 formed by the first piston 21 with the first seal 22, the inner surface of the part 6 of the tubular body 1, the outer surface of the part 18 of the hollow shaft 2 and the end face 37 of the annular valve 33, which is in tight contact with the working pressure fluid 30 with an end face 37 of part 6 of the tubular body 1.

При этом торец 37 кольцевого клапана 33 (из бронзы) не прижат давлением рабочей жидкости 30 к торцу 37 части 6 трубчатого корпуса 1, рабочая жидкость 30 может свободно перетекать через циркуляционные отверстия 39 кольцевого клапана 33 для быстрого выравнивания давления рабочей жидкости 30 с разных сторон кольцевого клапана 33.In this case, the end face 37 of the annular valve 33 (made of bronze) is not pressed by the pressure of the working fluid 30 to the end 37 of the part 6 of the tubular body 1, the working fluid 30 can freely flow through the circulation holes 39 of the annular valve 33 to quickly equalize the pressure of the working fluid 30 from different sides of the annular valve 33.

Вследствие этого происходит механический удар ударника 25 части 18 полого вала 2 об ударное кольцо 92 и наковальню 11 части 3 трубчатого корпуса 1 в направлении 52, с минимальным гидравлическим сопротивлением рабочей жидкости 30 и образованием сверхвысокой ударной мощности в стволе скважины, при контролируемом соотношении между ударной нагрузкой и ударным импульсом, воздействующими вниз на место прихвата колонны и (или) на долото.As a result of this, the mechanical impact of the hammer 25 of the part 18 of the hollow shaft 2 against the impact ring 92 and the anvil 11 of the part 3 of the tubular body 1 in the direction 52 occurs, with a minimum hydraulic resistance of the working fluid 30 and the formation of ultra-high impact power in the wellbore, with a controlled relationship between the shock load and a shock pulse, acting down to the place of sticking of the column and (or) on the bit.

Волна напряжения одновременно движется вниз к точке прихвата и вверх к муфтам и УБТ. Волна напряжения, которая передается вверх к муфтам или тяжелому весу, двигается вверх до тех пор, пока не достигнет места изменения сечения, например, перехода от муфты к тяжелому весу и УБТ, затем она отражается вниз.The voltage wave simultaneously moves down to the sticking point and up to the couplings and drill collars. The voltage wave, which is transmitted upward to the couplings or heavy weight, moves up until it reaches the point of change in the cross section, for example, the transition from the coupling to heavy weight and UBT, then it is reflected down.

Для того чтобы снова произошло сцепление защелки 46 яса, поднимают бурильную колонну до тех пор, пока индикатор нагрузки не зафиксирует увеличение веса выше веса свободной колонны.In order for the latch 46 of the jar to clutch again, the drill string is raised until the load indicator detects an increase in weight above the weight of the free string.

Ресурс гидромеханического яса составляет не менее 700 часов при проходке сложных искривленных скважин с большим коэффициентом трения, где трудно создать необходимое для перезарядки яса осевое усилие, например, в наклонной скважине глубиной 3500 метров, имеющей боковой ствол длиной 650 метров, при этом максимальное время работы яса в скважине составляло непрерывно 70 часов и за это время им производилось более 600 ударов.The hydromechanical jar resource is at least 700 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 an inclined well with a depth of 3,500 meters and a sidetrack 650 meters long, with a maximum jar working time in the well was continuously 70 hours and during this time he made more than 600 strokes.

Изобретение повышает ресурс и надежность, образует сверхвысокую ударную мощность в стволе скважины при оптимальном соотношении между ударной нагрузкой и ударным импульсом, воздействующими вверх и вниз на место прихвата колонны бурильных труб, предотвращает неконтролируемую активизацию и самопроизвольное нанесение ударов за счет повышения точности времени "задержки", создаваемого гидравликой, уменьшения потерь давления при сбросе давления рабочей жидкости из камеры для жидкости, предотвращения прихвата плавающего поршня в трубчатой гильзе и повреждения уплотнений в поршнях гидроцилиндров, устранения выброса масла из шлицевой полости, в которой размещен подпружиненный механизм защелки, блокирующий продольный ход полого вала относительно трубчатого корпуса.The invention increases the resource and reliability, forms an ultrahigh impact power in the wellbore with an optimal ratio between the shock load and the shock impulse acting up and down to the point of sticking of the drill pipe string, prevents uncontrolled activation and spontaneous striking due to increased accuracy of the “delay” time, created by hydraulics, reducing pressure losses during pressure relief of the working fluid from the fluid chamber, preventing sticking of the floating piston into the tubular the sleeve and damage the seals in the pistons of hydraulic cylinders, removal of oil from the slotted ejection cavity in which is placed a spring loaded latch mechanism locking the longitudinal course of the hollow shaft relative to the tubular body.

Claims

1. The hydromechanical jar, consisting of a tubular body and a hollow shaft, interconnected by a movable spline pair, pumping fluid is supplied through the internal cavities of the tubular body and the hollow shaft, the tubular body is made of parts, contains the first sealant and splines on the inner surface from the side the first edge, in the middle part the tubular body contains internal protrusions-anvils, from the side of the second edge contains a thread, while the hollow shaft is made of parts, contains the first piston with the first Itel, a threaded shank and splines on the outer surface from the side of the first edge of the housing for connection with the splines of the housing, impactors placed between the inner protrusions-anvils of the tubular housing, and from the side of the second edge of the housing contains a second piston with a second seal, forming a chamber filled with working fluid - oil, as well as containing a limiting mechanism of fluid communication with the fluid chamber, made in the form of a belt of increased diameter of the hollow shaft and an annular valve installed in the cam re working fluid with a hollow shaft passing through the internal cavity, the inner surface of the annular valve is in close contact with the belt of increased diameter of the hollow shaft, while at least one valve device is installed in the annular valve, restricting the flow of fluid inside the fluid chamber in one direction, and containing a spring-loaded latch mechanism, blocking the longitudinal stroke of the hollow shaft relative to the tubular body, located in a cavity filled with a working fluid - oil, while the latch mechanism is released or is set to a working position when the longitudinal force is applied greater than the limit force, and the annular valve installed in the chamber filled with the working fluid is made with a longitudinal stroke equal to at least the longitudinal stroke of the hollow shaft relative to the spring-loaded mechanism of the latch from the beginning of the application of the force pushing the hollow a shaft in a tubular housing, before setting the latch mechanism in the working position, and also containing a tubular sleeve mounted inside the tubular housing, a floating piston with its own an external and internal seal in contact with the inner surface of the tubular sleeve and, accordingly, with the outer surface of the shank of the hollow shaft with the possibility of longitudinal movement inside the tubular sleeve and relative to the shank of the hollow shaft, and a thrust sleeve mounted on the edge of the shank of the hollow shaft, characterized in that the spring-loaded mechanism latches, blocking the longitudinal stroke of the hollow shaft relative to the tubular body, are placed inside the spline cavity formed by the first piston with the first seal The valve, splines of the tubular body, splines of the hollow shaft and the first seal of the tubular housing on the side of its splined edge, filled with working fluid - oil, the thrust sleeve mounted on the edge of the shank of the hollow shaft is made with a reduced diameter of the outer surface and forms an annular channel between the inner surface of the tubular the sleeve and the outer surface of the thrust sleeve for transmitting fluid pressure to the floating piston, while the longitudinal stroke of the floating piston along the shaft end of the hollow shaft is limited between the emphasis protruding from the inner surface of the tubular sleeve from the side of the second piston of the hollow shaft, and the end of the thrust sleeve mounted on the edge of the shank of the hollow shaft.

2. The hydromechanical jar according to claim 1, characterized in that the spring-loaded latch mechanism, blocking the longitudinal stroke of the hollow shaft relative to the tubular body, is equipped with a threaded tensioner that regulates the longitudinal force of the springs of the latch mechanism to release or place it in working position.

3. The hydromechanical jar according to claim 1, characterized in that it comprises a hollow shaft sub connected by a thread to a part of the hollow shaft having slots on the outer surface, the hollow shaft sub is made with a belt of reduced stiffness, characterized by the implementation of the wall of the sub of reduced thickness and reduced outer diameter forming a thrust end intended for gripping and lifting the drill string.