RU2571961C1

RU2571961C1 - Drilling accelerator to strengthen impact of drilling jar

Info

Publication number: RU2571961C1
Application number: RU2014129343/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Андоскин; Владимир Иванович Тимофеев; Александр Борисович Рыжов; Виктор Сергеевич Пермяков; Дмитрий Александрович Афонин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис"
Priority date: 2014-07-16
Filing date: 2014-07-16
Publication date: 2015-12-27

Abstract

FIELD: oil and gas industry.SUBSTANCE: device includes tubular housing and hollow mandrel coupled telescopically. The housing is made of parts; it contains thread from the first edge side, in the middle part it comprises inner circular protrusions, from the second edge side is contains inner grooves and the first sealant contacting the mandrel, thread reducing sub fixed to a part of the housing from the first edge side with low level of fluid. The mandrel is made of parts; it contains outer grooves for inner grooves of the housing, thread from grooved edge side, in the middle part is comprises outer circular protrusions, a piston with the second sealant contacting inner surface of the housing, spring mechanism between the housing and mandrel in a circular gap, a chamber for lubricating fluid - oil formed by inner surface of the housing, the first sealant in the housing part with inner grooves, the second sealant in the piston placed between the housing and mandrel and outer surface of the mandrel. The piston with the second sealant and mandrel are fixed rigidly between themselves by means of common thread in order to ensure tension over butt ends of the piston and mandrel contacting with each other. Between butt end of the outer circular protrusion of the mandrel oriented towards butt end of inner grooves of the housing and butt end of outer grooves of the mandrel oriented towards butt end of the above outer circular protrusion of the mandrel there is an impact bushing.EFFECT: improved service life, operational reliability and safety, simplified design, optimal rigidity is ensured at higher loads inside the well.5 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к гидравлическим приводам для вращательного бурения, размещаемым в нефтяных и газовых скважинах, в частности к буровым акселераторам, предназначенным для усиления ударного воздействия бурильного яса и отражения ударной волны в направлении точки прихвата бурильной колонны для освобождения прихваченной части трубы.The invention relates to hydraulic actuators for rotary drilling, placed in oil and gas wells, in particular to drilling accelerators designed to enhance the impact of the drill jar and reflection of the shock wave in the direction of the sticking point of the drill string to release the stuck pipe part.

Известен бурильный яс и усилитель яса такого типа, в котором ударник яса соединен резьбовым соединением с мандрелью, где конструктивное улучшение заключается в следующем: мандрель оптимизирована для соединения с ударником яса в бурильной колонне, цилиндр соединяет указанную мандрель с уплотнительными элементами для формирования в ней камеры для бурового раствора, динамометрическая втулка содержит внутренние шлицы на ее внутренней поверхности и витки на ее наружной поверхности, заключенной внутри указанной камеры, и взаимодействующее приспособление, сформированное на указанной мандрели для передачи энергии вращения к механизму яса (US 6543556 В1, 08.04.2003).A drill jar and a jar reinforcement of this type are known in which the jar drummer is threaded to the mandrel, where the structural improvement is as follows: the mandrel is optimized for connection with the jar hammer in the drill string, the cylinder connects the specified mandrel with sealing elements to form a chamber for it drilling fluid, the dynamometer sleeve contains internal slots on its inner surface and turns on its outer surface enclosed inside the specified chamber, and interacting a device formed on said mandrel for transmitting rotational energy to the mechanism of the jar (US 6,543,556 B1, 08.04.2003).

Недостатками известной конструкции являются недостаточные ресурс и надежность, высокая стоимость изготовления и обслуживания, а также неполная возможность ее использования в качестве бурового акселератора для бурильного яса, предназначенного для усиления ударного воздействия бурильного яса и отражения ударной волны в направлении точки прихвата бурильной колонны для освобождения прихваченной части трубы, преимущественно при спускоподъемных операциях, в процессе расширения скважины и "расхаживания" труб, а также для разгрузки бурильной колонны и защиты привода бурового станка от износа при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин.The disadvantages of the known design are the insufficient resource and reliability, the high cost of manufacture and maintenance, as well as the incomplete possibility of its use as a drilling accelerator for a drill jar, designed to enhance the impact of the drill jar and reflect the shock wave in the direction of the sticking point of the drill string to release the stuck part pipes, mainly during tripping, in the process of expanding the well and "pacing" the pipes, as well as for unloading the drill hydrochloric column drilling machine and protect the actuator from wear during drilling of deviated and horizontal wells.

Недостатки известной конструкции объясняются неполной возможностью повышения точности установки рабочего хода мандрели, соединенной резьбовым соединением с ударником яса, при определенном усилии продольного сжатия пружинного механизма, обеспечивающего оптимальную жесткость и позволяющего приложить высокую осевую нагрузку, например, 250000 кгс, для усиления ударного воздействия бурильного яса и отражения ударной волны в направлении точки прихвата бурильной колонны для освобождения прихваченной части трубы, а также недостаточными прочностью и усталостной выносливостью динамометрической втулки, предназначенной для передачи вращающего момента при роторном бурении между динамометрической втулкой и наружным элементом трубчатого корпуса, а также недостаточными прочностью и усталостной выносливостью резьбового соединения мандрели с ударником яса и динамометрической втулки в процессе передачи энергии деформации, накопленной в бурильной колонне, инструменту-ясу, концентрирующему кинетическую энергию в точке прихвата бурильной колонны.The disadvantages of the known construction are explained by the incomplete possibility of increasing the accuracy of the installation of the mandrel working stroke, connected by a threaded connection to the jar drum, with a certain longitudinal compression of the spring mechanism, which provides optimal rigidity and allows you to apply high axial load, for example, 250,000 kgf, to enhance the impact of the drill jar and reflection of the shock wave in the direction of the sticking point of the drill string to release the stuck part of the pipe, as well as insufficient durability and fatigue endurance of the dynamometer sleeve designed to transmit torque during rotary drilling between the dynamometer sleeve and the outer element of the tubular body, as well as insufficient strength and fatigue endurance of the threaded connection of the mandrel with the striker of the jar and dynamometer sleeve in the process of transferring the strain energy accumulated in the drill string , an instrument that concentrates kinetic energy at the sticking point of the drill string.

Известен амортизатор для бурильной колонны, содержащий трубчатый корпус, выполненный из наружных трубчатых элементов, размещенную внутри трубчатого корпуса полую оправку, выполненную из внутренних трубчатых элементов, телескопически соединенных между собой, элементы для передачи вращающего момента между трубчатым корпусом и полой оправкой при продольном перемещении относительно друг друга, указанные трубчатые элементы оснащены резьбами, через трубчатый корпус и полую оправку прокачивается буровой раствор под давлением, а также содержащий пружинный механизм между трубчатым корпусом и полой оправкой, упорную втулку между верхним упорным торцом трубчатого корпуса и пружинным механизмом, указанные наружные трубчатые элементы, имеющие расположенные вдоль верхний и нижний упорные торцы на противоположных краях указанного пружинного механизма, верхний упорный торец первого трубчатого элемента и нижний торец второго трубчатого элемента, одновременно зацепляющие и нагружающие пружинный механизм при продольном сжатии указанных трубчатых элементов относительно друг друга, верхний упорный торец второго трубчатого элемента и нижний упорный торец первого трубчатого элемента, одновременно зацепляющие и нагружающие пружинный механизм при растяжении указанных трубчатых элементов относительно друг друга, кольцевой поршень с уплотнениями на наружной и внутренней поверхностях, установленный между внутренней поверхностью трубчатого корпуса и наружной поверхностью полой оправки, реагирующий на давление бурового раствора, прокачиваемого внутри полой оправки и трубчатого корпуса, что способствует растяжению трубчатого корпуса и полой оправки относительно друг друга, а также содержащий уплотнения в верхней части между трубчатым корпусом и полой оправкой и камеру для рабочей жидкости, ограниченную уплотнениями в верхней части трубчатого корпуса и уплотнениями кольцевого поршня между трубчатым корпусом и полой оправкой, и упорное кольцо, установленное на внутреннем трубчатом элементе, составляющем нижнюю часть полой оправки, при этом внутри трубчатого корпуса, между нижним упорным торцом трубчатого корпуса и нижним торцом пружинного механизма установлены упорная поршневая гильза с верхним и нижним упорными торцами и опорная пята с опорным торцом, опорный торец опорной пяты и нижний упорный торец полой оправки одновременно контактируют с нижним торцом пружинного механизма, наружные трубчатые элементы, в которых установлены упорная втулка, пружинный механизм, опорная пята и упорная поршневая гильза, выполнены в виде цельного модуля, а кольцевой поршень установлен с возможностью продольного перемещения внутри упорной поршневой гильзы, при этом вращательный привод для передачи момента между трубчатым корпусом и полой оправкой при продольном перемещении относительно друг друга снабжен ударным кольцом, установленным в полой оправке с возможностью продольного перемещения полой оправки с ударным кольцом внутри упорной втулки (RU 2467150 С2, 20.11.2011).A shock absorber for a drill string is known, comprising a tubular body made of external tubular elements, a hollow mandrel located inside the tubular body made of inner tubular elements telescopically connected to each other, elements for transmitting torque between the tubular body and the hollow mandrel during longitudinal movement relative to each other other, these tubular elements are threaded, drilling fluid is pumped through the tubular body and the hollow mandrel under pressure, as well as the holding spring mechanism between the tubular body and the hollow mandrel, the thrust sleeve between the upper thrust end of the tubular body and the spring mechanism, said outer tubular elements having upper and lower thrust ends located at opposite ends of the specified spring mechanism, the upper thrust end of the first tubular element and the lower the end face of the second tubular element, simultaneously engaging and loading the spring mechanism with longitudinal compression of these tubular elements relative to each other each other, the upper thrust end of the second tubular element and the lower thrust end of the first tubular element, which simultaneously engage and load the spring mechanism when these tubular elements are stretched relative to each other, an annular piston with seals on the outer and inner surfaces mounted between the inner surface of the tubular body and the outer surface hollow mandrel, responsive to the pressure of the drilling fluid pumped inside the hollow mandrel and tubular body, which contributes to the growth relative to each other, and also containing seals in the upper part between the tubular body and the hollow mandrel and a chamber for the working fluid limited by seals in the upper part of the tubular body and ring piston seals between the tubular body and the hollow mandrel, and a thrust ring mounted on the inner tubular element constituting the lower part of the hollow mandrel, while inside the tubular body, between the lower thrust end of the tubular body and the lower end of the spring A thrust piston sleeve with upper and lower thrust ends and a supporting heel with a supporting end, a supporting end of the supporting heel and a lower supporting end of the hollow mandrel are simultaneously in contact with the lower end of the spring mechanism, the outer tubular elements in which the thrust sleeve, spring mechanism, supporting the heel and the piston thrust sleeve are made in the form of an integral module, and the annular piston is mounted with the possibility of longitudinal movement inside the thrust piston sleeve, while the rotary drive for I torque transmission between the tubular body and the hollow mandrel during longitudinal movement relative to each other is equipped with a shock ring mounted in the hollow mandrel with the possibility of longitudinal movement of the hollow mandrel with the shock ring inside the thrust sleeve (RU 2467150 C2, 11/20/2011).

Недостатком известной конструкции является неполная возможность ее использования в качестве бурового акселератора для усиления удара бурильного яса, предназначенного для усиления ударного воздействия бурильного яса и отражения ударной волны в направлении точки прихвата бурильной колонны для освобождения прихваченной части трубы, преимущественно при спускоподъемных операциях, в процессе расширения скважины и "расхаживания" труб, а также для разгрузки бурильной колонны и защиты привода бурового станка от износа при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин.A disadvantage of the known design is the incomplete possibility of its use as a drilling accelerator to enhance the impact of the drill jar, designed to enhance the impact of the drill jar and reflection of the shock wave in the direction of the sticking point of the drill string to release the stuck part of the pipe, mainly during tripping, during the expansion of the well and "pacing" of pipes, as well as for unloading the drill string and protect the drilling rig drive from wear when drilling inclined directional and horizontal wells.

Вследствие того, что известная конструкция выполнена двухстороннего действия (как наддолотный амортизатор), а также из-за наличия резьбового соединения 11 внутренних трубчатых элементов 6 и 7 внутри наружного трубчатого элемента 3 и недостаточной толщины стенок не обеспечиваются прочность и усталостная выносливость упорной втулки 17 между верхним упорным торцом 18 трубчатого корпуса 1 (наружного трубчатого элемента 2) и пружинным механизмом 16, а также не обеспечиваются прочность и усталостная выносливость упорной поршневой гильзы 35 с верхним упорным торцом 36 и нижним упорным торцом 37 при продольном сжатии указанных трубчатых элементов относительно друг друга.Due to the fact that the known construction is double-sided (as a dampers), and also due to the threaded connection 11 of the inner tubular elements 6 and 7 inside the outer tubular element 3 and the insufficient wall thickness, the strength and fatigue endurance of the thrust sleeve 17 between the upper the persistent end 18 of the tubular body 1 (outer tubular element 2) and the spring mechanism 16, and also the strength and fatigue endurance of the persistent piston sleeve 35 with the upper they thrust end 36 and the bottom thrust end 37 during longitudinal compression of these tubular elements relative to each other.

Недостатком известной конструкции является также выполнение ударного кольца 41 разъемным в меридианном направлении и установленным в кольцевой канавке между торцами наружных шлицов полой оправки, что не обеспечивает требуемой прочности и усталостной выносливости ударного кольца и торцов шлиц в указанной кольцевой канавке.A disadvantage of the known design is also the implementation of the shock ring 41 is detachable in the meridian direction and installed in the annular groove between the ends of the outer slots of the hollow mandrel, which does not provide the required strength and fatigue endurance of the shock ring and the ends of the slots in the specified annular groove.

Другим недостатком известной конструкции является выполнение кольцевого поршня 23 с уплотнениями 24 на наружной поверхности 25 и уплотнениями 26 на внутренней поверхности 27, установленного между внутренней поверхностью трубчатого корпуса 1 и наружной поверхностью полой оправки 5, - "плавающим", по существу, реагирующим на давление бурового раствора 15, прокачиваемого внутри полой оправки 5 и трубчатого корпуса 1, что способствует растяжению трубчатого корпуса 1 и полой оправки 5 относительно друг друга, вследствие этого поршень 23 и рабочая жидкость 31 в камере 30 рабочей жидкости смягчают (демпфируют) удары, снижая эффективность работы, при этом не обеспечивается возможность усиления ударной нагрузки и ударного импульса бурильного яса для отражения ударной волны в направлении точки прихвата бурильной колонны для освобождения прихваченной части трубы.Another disadvantage of the known design is the implementation of the annular piston 23 with seals 24 on the outer surface 25 and seals 26 on the inner surface 27, installed between the inner surface of the tubular body 1 and the outer surface of the hollow mandrel 5, "floating", essentially responding to drilling pressure solution 15, pumped inside the hollow mandrel 5 and the tubular body 1, which contributes to the stretching of the tubular body 1 and the hollow mandrel 5 relative to each other, as a result of which the piston 23 and the working fluid The bridge 31 in the chamber 30 of the working fluid softens (dampens) impacts, decreasing the operating efficiency, while it is not possible to strengthen the shock load and shock pulse of the drill string to reflect the shock wave in the direction of the sticking point of the drill string to release the stuck pipe part.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является ударный усиливающий инструмент для усиления удара бурильного яса, имеющий центральную продольную ось и включающий внешний корпус, мандрель, перемещающуюся по оси внутри внешнего корпуса, кольцевой зазор, сформированный между мандрелью и внешним корпусом, пружинное устройство, расположенное между внешним корпусом и мандрелью в кольцевом зазоре, так что движение мандрели в любом осевом направлении относительно внешнего корпуса вызывает накопление энергии в пружинном устройстве, так чтобы эта энергия высвобождалась для усиления удара бурильного яса, при этом энергия аккумулируется только в пружинном устройстве независимо от направления движения корпуса и мандрели (US 6328101 В1, 11.12.2001).Closest to the claimed invention is a percussive reinforcing tool for enhancing the impact of a drill jar, having a central longitudinal axis and including an outer casing, a mandrel moving axially inside the outer casing, an annular gap formed between the mandrel and the outer casing, a spring device located between the outer casing and mandrel in the annular gap, so that the movement of the mandrel in any axial direction relative to the outer casing causes the accumulation of energy in the spring device, so To this energy is released to impact the gain of the drilling jar, wherein the energy is stored only in the spring device, regardless of the direction of movement and the mandrel body (US 6,328,101 B1, 11.12.2001).

В известной конструкции пружинное устройство включает тарельчатые пружины, при этом энергия аккумулируется в пружинном устройстве за счет его сжатия, а пружинное устройство включает два сжимающих приспособления, при этом перемещение внутреннего корпуса внутри внешнего корпуса смещает верхнее сжимающее приспособление, в то время как нижнее сжимающее приспособление остается неподвижным относительно внешнего корпуса, или перемещение внутреннего корпуса из внешнего корпуса смещает нижнее сжимающее приспособление относительно внешнего корпуса, в то время как верхнее сжимающее приспособление остается неподвижным относительно внешнего корпуса.In a known construction, the spring device includes a disk spring, while the energy is accumulated in the spring device due to its compression, and the spring device includes two compression devices, while the movement of the inner case inside the outer case displaces the upper compression device, while the lower compression device remains stationary relative to the outer casing, or moving the inner casing from the outer casing biases the lower compression device relative to the outer a housing, while the upper compression device remains stationary with respect to the outer housing.

В известной конструкции внешний корпус включает верхнюю и нижнюю посадочные поверхности, на которые соответствующие верхнее и нижнее сжимающие приспособления опираются для предотвращения смещения относительно внешнего корпуса, при этом кольцевой зазор ограничен с одного конца уравновешивающим поршнем, в кольцевом зазоре расположено пружинное устройство, а также содержится смазывающая жидкость настолько, насколько это необходимо, чтобы уравновешивающий поршень обеспечивал выравнивание давления между жидкостью, находящейся за пределами кольцевого зазора, и смазывающей жидкостью в кольцевом зазоре.In a known construction, the outer casing includes upper and lower seating surfaces on which the respective upper and lower compressing devices are supported to prevent displacement relative to the outer casing, while the annular gap is bounded at one end by a balancing piston, a spring device is located in the annular gap, and also contains a lubricating the liquid as much as necessary so that the balancing piston provides equalization of pressure between the liquid located before Frames of the annular gap, and lubricating fluid in the annular gap.

Недостатками известного ударного усиливающего инструмента для усиления удара бурильного яса являются недостаточные ресурс и надежность, высокая стоимость изготовления и обслуживания, а также неполная возможность его использования для усиления ударного воздействия (ударной нагрузки и ударного импульса) бурильного яса и отражения ударной волны в направлении точки прихвата бурильной колонны для освобождения прихваченной части трубы, преимущественно при спускоподъемных операциях, в процессе расширения скважины и "расхаживания" труб, а также для разгрузки бурильной колонны и защиты привода бурового станка от износа при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин.The disadvantages of the known shock reinforcing tool for enhancing the impact of the drill jar are insufficient resource and reliability, the high cost of manufacture and maintenance, as well as the incomplete possibility of its use to enhance the impact (shock load and shock impulse) of the drill jar and reflection of the shock wave in the direction of the stick point of the drill columns for releasing the stuck part of the pipe, mainly during tripping, in the process of expanding the well and "pacing" the pipes, and also for unloading the drill string and protecting the drill rig drive from wear when drilling directional and horizontal wells.

Осевая растягивающая нагрузка при натяжении бурильной колонны диаметром 195 мм в изогнутой скважине с вертикальным интервалом 900 м, проектной глубиной 3700 м и длиной горизонтального участка 1600 м составляет, например, 290000 кгс.The axial tensile load when tensioning a drill string with a diameter of 195 mm in a bent well with a vertical interval of 900 m, a design depth of 3700 m and a horizontal section length of 1600 m is, for example, 290000 kgf.

Вследствие того, что известный ударный усиливающий инструмент для усиления удара бурильного яса выполнен как механизм двухстороннего действия, из-за недостаточной толщины стенок трубчатых элементов 35A и 35B не обеспечиваются прочность и усталостная выносливость трубчатых элементов 35A и 35B при продольном перемещении внешнего корпуса и мандрели относительно друг друга и сжатии тарельчатых пружин усилием натяжения бурильной колонны.Due to the fact that the known percussive reinforcing tool for enhancing the impact of the drill jar is designed as a double-acting mechanism, due to the insufficient thickness of the walls of the tubular elements 35A and 35B, the strength and fatigue endurance of the tubular elements 35A and 35B are not ensured during longitudinal movement of the outer casing and mandrel relative to each other friend and compression of Belleville springs by the drill string tension.

Недостатком известного усиливающего инструмента для усиления удара бурильного яса является также выполнение упорного кольца 37 разъемным и установленным в кольцевой канавке между торцами наружных шлицов мандрели 21, что не обеспечивает требуемой прочности и усталостной выносливости упорного кольца 37 и торцов шлиц в кольцевой канавке мандрели 21, изображено на фиг. 11, 16а, 16в.A disadvantage of the known reinforcing tool for enhancing the impact of the drill jar is also the implementation of the thrust ring 37 detachable and installed in the annular groove between the ends of the outer splines of the mandrel 21, which does not provide the required strength and fatigue endurance of the thrust ring 37 and the ends of the splines in the annular groove of the mandrel 21, is shown in FIG. 11, 16a, 16c.

Недостатком известного усиливающего инструмента для усиления удара бурильного яса является также то, что кольцевой зазор между внутренней поверхностью внешнего корпуса (части 15) и наружной поверхностью мандрели (части 25) ограничен с одного края уравновешивающим поршнем 43, который поджимается давлением жидкости, находящейся за пределами кольцевого зазора (бурового раствора), и пружинным устройством 40, расположенным в указанном кольцевом зазоре, а также содержит смазывающую жидкость (масло) настолько, насколько это необходимо, чтобы уравновешивающий поршень 43 обеспечивал выравнивание давления между жидкостью, находящейся за пределами кольцевого зазора, и смазывающей жидкостью в полости пружинного механизма 40.A disadvantage of the known reinforcing tool for enhancing the impact of the drill jar is that the annular gap between the inner surface of the outer casing (part 15) and the outer surface of the mandrel (part 25) is limited from one edge by a balancing piston 43, which is pressed by the pressure of the fluid outside the annular gap (drilling fluid), and a spring device 40 located in the specified annular gap, and also contains a lubricating fluid (oil) as much as necessary so that the pushing piston 43 provided pressure equalization between the fluid outside the annular gap and the lubricating fluid in the cavity of the spring mechanism 40.

Вследствие этого уравновешивающий ("плавающий") поршень 43 и смазывающая жидкость в полости пружинного механизма 40 смягчают (демпфируют) удары, снижая эффективность работы, при этом не обеспечивается возможность усиления ударной нагрузки и ударного импульса бурильного яса и отражения ударной волны в направлении точки прихвата бурильной колонны для освобождения прихваченной части трубы.As a result, the balancing ("floating") piston 43 and the lubricating fluid in the cavity of the spring mechanism 40 soften (dampen) the shock, reducing the efficiency, while it is not possible to strengthen the shock load and shock pulse of the drill jar and reflection of the shock wave in the direction of the stick point of the drill columns to release the stuck portion of the pipe.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение ресурса, надежности и безопасности работы конструкции, снижение стоимости изготовления и обслуживания за счет упрощения конструкции, увеличения прочности и усталостной выносливости элементов, нагружающих пружинный механизм, повышения точности установки рабочего хода бурового акселератора при определенном усилии сжатия пружинного механизма, обеспечивающего оптимальную жесткость и позволяющего приложить к нему более высокую внутрискважинную нагрузку в процессе передачи энергии деформации, накопленной в бурильной колонне, инструменту-ясу для усиления ударного воздействия бурильного яса и отражения ударной волны в направлении точки прихвата бурильной колонны для освобождения прихваченной части трубы при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин.The technical problem to which the invention is directed is to increase the resource, reliability and safety of the structure, reduce the cost of manufacture and maintenance by simplifying the design, increasing the strength and fatigue endurance of the elements loading the spring mechanism, increasing the accuracy of setting the stroke of the drilling accelerator with a certain effort compression of the spring mechanism, providing optimal rigidity and allowing you to apply a higher downhole load to it in a process of transmitting the deformation energy stored in the drill string, the tool-jar to enhance the impact of the drilling jar and the reflection of the shock wave towards the point of sticking the drill string part to free the stuck pipe when drilling deviated and horizontal wells.

Сущность технического решения заключается в том, что в буровом акселераторе для усиления удара бурильного яса, содержащем трубчатый корпус и полую оправку, телескопически соединенные между собой, элементы для передачи вращающего момента между трубчатым корпусом и полой оправкой при продольном перемещении относительно друг друга, трубчатый корпус выполнен из частей, содержит резьбу со стороны первого края, в средней части содержит внутренние кольцевые выступы, со стороны второго края содержит внутренние шлицы и первый уплотнитель, контактирующий с полой оправкой, а также содержит резьбовой переводник, скрепленный с частью трубчатого корпуса со стороны первого края, выполненный с поясом пониженной жесткости, характеризующимся выполнением стенки уменьшенной толщиной, при этом полая оправка выполнена из частей, содержит наружные шлицы под внутренние шлицы трубчатого корпуса, резьбу со стороны шлицевого края, в средней части содержит наружные кольцевые выступы, а также содержащем поршень со вторым уплотнителем, контактирующим с внутренней поверхностью трубчатого корпуса, расположенный со стороны резьбового переводника между трубчатым корпусом и полой оправкой, и пружинный механизм, расположенный между трубчатым корпусом и полой оправкой в кольцевом зазоре, предназначенный для накопления энергии при продольном движении трубчатого корпуса относительно полой оправки и высвобождения этой энергии для усиления удара бурильного яса, а также содержащем камеру для смазывающей жидкости-масла, образованную внутренней поверхностью трубчатого корпуса, первым уплотнителем в части трубчатого корпуса, содержащей внутренние шлицы, вторым уплотнителем в поршне, расположенном между трубчатым корпусом и полой оправкой, и наружной поверхностью полой оправки, согласно изобретению поршень со вторым уплотнителем, контактирующим с внутренней поверхностью части трубчатого корпуса, расположенной со стороны резьбового переводника, и полая оправка жестко скреплены между собой с помощью общей резьбы с возможностью обеспечения натяга по контактирующим между собой торцам поршня и полой оправки, между торцом наружного кольцевого выступа полой оправки, направленным к торцу внутренних шлиц трубчатого корпуса, и торцом наружных шлиц полой оправки, направленным к торцу указанного наружного кольцевого выступа полой оправки, размещена ударная втулка, при этом минимальная толщина внутреннего кольцевого выступа трубчатого корпуса, а также минимальная толщина наружного кольцевого выступа полой оправки, между которыми расположен пружинный механизм, равны толщине стенки ударной втулки, а внутренний диаметр части трубчатого корпуса, содержащей первый уплотнитель, контактирующий с полой оправкой, выполнен равным внутреннему диаметру части трубчатого корпуса, контактирующей со вторым уплотнителем в поршне, скрепленном с полой оправкой.The essence of the technical solution lies in the fact that in the drilling accelerator to enhance the impact of the drill jar containing a tubular body and a hollow mandrel telescopically connected to each other, elements for transmitting torque between the tubular body and the hollow mandrel during longitudinal movement relative to each other, the tubular body is made of parts, contains thread from the side of the first edge, in the middle part contains internal annular protrusions, from the side of the second edge contains internal splines and the first seal, activating with a hollow mandrel, and also contains a threaded sub fastened to a part of the tubular body from the side of the first edge, made with a belt of reduced stiffness, characterized by the execution of the wall with a reduced thickness, while the hollow mandrel is made of parts, contains external slots for the internal slots of the tubular body, the thread on the side of the splined edge, in the middle part contains external annular protrusions, as well as containing a piston with a second seal in contact with the inner surface of the tubular body a mustache located on the side of the threaded sub between the tubular body and the hollow mandrel, and a spring mechanism located between the tubular body and the hollow mandrel in the annular gap, designed to accumulate energy during the longitudinal movement of the tubular body relative to the hollow mandrel and to release this energy to enhance the impact of the drill jar and also containing a chamber for a lubricating fluid-oil formed by the inner surface of the tubular body, the first seal in the part of the tubular body, containing according to the invention, the piston with a second seal in contact with the inner surface of the part of the tubular housing located on the side of the threaded sub, and the hollow mandrel are rigidly fastened between the internal slots, the second seal in the piston located between the tubular body and the hollow mandrel, and the outer surface of the hollow mandrel by itself with the help of a common thread with the possibility of providing an interference fit on the ends of the piston and the hollow mandrel in contact, between the end face of the outer annular protrusion of the hollow mandrel, n directed to the end face of the inner slots of the tubular body, and the end face of the outer slots of the hollow mandrel directed to the end of the specified outer annular protrusion of the hollow mandrel, there is a shock sleeve, the minimum thickness of the inner annular protrusion of the tubular body, as well as the minimum thickness of the outer annular protrusion of the hollow mandrel, between by which the spring mechanism is located, are equal to the wall thickness of the shock sleeve, and the inner diameter of the part of the tubular housing containing the first seal in contact with the hollow frame oh made equal to the inner diameter of the tubular body in contact with the second seal in the piston secured to the hollow mandrel.

На торце ударной втулки, направленном к торцу наружного кольцевого выступа полой оправки, выполнены радиально направленные пазы, на наружной поверхности ударной втулки выполнены продольные пазы, при этом каждый радиально направленный паз на торце ударной втулки соединен с продольным пазом на ее наружной поверхности.Radially directed grooves are made at the end of the shock sleeve directed toward the end of the outer annular protrusion of the hollow mandrel, longitudinal grooves are made on the outer surface of the shock sleeve, with each radially directed groove at the end of the shock sleeve connected to a longitudinal groove on its outer surface.

Пружинный механизм выполнен в виде множества модулей из четырех тарельчатых пружин, в каждом модуле две тарельчатые пружины оппозитно направлены к двум другим тарельчатым пружинам с контактом по внутренним кромкам.The spring mechanism is made in the form of a plurality of modules of four disk springs, in each module two disk springs are opposed to two other disk springs with contact along the inner edges.

Буровой акселератор расположен в бурильной колонне над бурильным ясом и утяжеленной бурильной трубой, при этом резьбовой переводник трубчатого корпуса скреплен с низом верхней части бурильной колонны, а резьбовой хвостовик оправки скреплен с верхом нижней части бурильной колонны.The drill accelerator is located in the drill string above the drill jar and the weighted drill pipe, while the threaded sub of the tubular body is bonded to the bottom of the upper part of the drill string, and the threaded shank of the mandrel is bonded to the top of the bottom of the drill string.

Отношение уменьшенной толщины стенки резьбового переводника к его наружному диаметру составляет 0,07÷0,08, а момент инерции поперечного сечения пояса пониженной жесткости в резьбовом переводнике составляет 0,85÷1,15 от момента инерции поперечного кольцевого сечения в плоскости наименьшего наружного диаметра полного витка внутренней резьбы части трубчатого корпуса, находящегося в зацеплении с полным витком наружной резьбы резьбового переводника и/или в плоскости наибольшего внутреннего диаметра полного витка наружной резьбы резьбового переводника, находящегося в зацеплении с полным витком внутренней резьбы части трубчатого корпуса.The ratio of the reduced wall thickness of the threaded sub to its outer diameter is 0.07 ÷ 0.08, and the moment of inertia of the cross section of the belt of reduced stiffness in the threaded sub is 0.85 ÷ 1.15 from the moment of inertia of the transverse ring section in the plane of the smallest outer diameter of the full a turn of the internal thread of a part of the tubular body meshed with a full turn of the external thread of the threaded sub and / or in the plane of the largest internal diameter of the full turn of the external thread of the threaded revodnika meshed with a full turn of the internal thread portion of the tubular body.

Выполнение бурового акселератора для усиления удара бурильного яса таким образом, что поршень со вторым уплотнителем, контактирующим с внутренней поверхностью части трубчатого корпуса, расположенной со стороны резьбового переводника, и полая оправка жестко скреплены между собой с помощью общей резьбы с возможностью обеспечения натяга по контактирующим между собой торцам поршня и полой оправки, между торцом наружного кольцевого выступа полой оправки, направленным к торцу внутренних шлиц трубчатого корпуса, и торцом наружных шлиц полой оправки, направленным к торцу указанного наружного кольцевого выступа полой оправки, размещена ударная втулка, при этом минимальная толщина внутреннего кольцевого выступа трубчатого корпуса, а также минимальная толщина наружного кольцевого выступа полой оправки, между которыми расположен пружинный механизм, равны толщине стенки ударной втулки, а внутренний диаметр части трубчатого корпуса, содержащей первый уплотнитель, контактирующий с полой оправкой, выполнен равным внутреннему диаметру части трубчатого корпуса, контактирующей со вторым уплотнителем в поршне, скрепленном с полой оправкой, повышает ресурс, надежность и безопасность работы конструкции, снижает стоимость изготовления и обслуживания за счет упрощения конструкции, увеличения прочности и усталостной выносливости элементов, нагружающих пружинный механизм, повышения точности установки рабочего хода бурового акселератора при определенном усилии сжатия пружинного механизма, обеспечивающего оптимальную жесткость и позволяющего приложить к нему более высокую внутрискважинную нагрузку в процессе передачи энергии деформации, накопленной в бурильной колонне, инструменту-ясу для усиления ударного воздействия бурильного яса и отражения ударной волны в направлении точки прихвата бурильной колонны для освобождения прихваченной части трубы при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин, а также для разгрузки бурильной колонны и защиты привода бурового станка от повреждений и износа.The implementation of the drill accelerator to enhance the impact of the drill jar so that the piston with a second seal in contact with the inner surface of the tubular body located on the side of the threaded sub, and the hollow mandrel are rigidly bonded to each other using a common thread with the possibility of tension on contact between each other the ends of the piston and the hollow mandrel, between the end face of the outer annular protrusion of the hollow mandrel directed to the end face of the inner slots of the tubular body, and the end face of the outer polo slots of the mandrel directed to the end face of the specified annular protrusion of the hollow mandrel, the shock sleeve is placed, while the minimum thickness of the inner annular protrusion of the tubular body, as well as the minimum thickness of the outer annular protrusion of the hollow mandrel, between which the spring mechanism is located, are equal to the wall thickness of the shock sleeve, and the inner diameter of the part of the tubular body containing the first seal in contact with the hollow mandrel is made equal to the inner diameter of the part of the tubular body in contact with a second seal in the piston fastened with a hollow mandrel, it increases the resource, reliability and safety of the structure, reduces the cost of manufacture and maintenance by simplifying the structure, increasing the strength and fatigue endurance of the elements loading the spring mechanism, increasing the accuracy of the installation of the stroke of the drilling accelerator for a certain the compression force of the spring mechanism, which provides optimal rigidity and allows you to apply a higher downhole load to it in the process transmitting the strain energy stored in the drill string to the tool box to enhance the impact of the drill string and reflect the shock wave in the direction of the sticking point of the drill string to release the stuck portion of the pipe when drilling directional and horizontal wells, as well as to unload the drill string and protect drilling rig drive from damage and wear.

Выполнение бурового акселератора для усиления удара бурильного яса таким образом, что на торце ударной втулки, направленном к торцу наружного кольцевого выступа полой оправки, выполнены радиально направленные пазы, на наружной поверхности ударной втулки выполнены продольные пазы, при этом каждый радиально направленный паз на торце ударной втулки соединен с продольным пазом на ее наружной поверхности, повышает ресурс и надежность, обеспечивает наиболее эффективную работу пружинного механизма вследствие устранения демпфирования смазывающей жидкости, повышает точность регулировки рабочего хода бурового акселератора при определенном усилии продольного сжатия пружинного механизма, при этом движение трубчатого корпуса при выдвижении его из полой оправки (в натянутой бурильной колонне) вызывает накопление энергии только в пружинном механизме, так чтобы эта энергия высвобождалась для усиления удара бурильного яса для освобождения прихваченной части трубы.The implementation of the drilling accelerator to enhance the impact of the drill jar in such a way that radially directed grooves are made at the end of the shock sleeve directed to the end of the outer annular protrusion of the hollow mandrel, longitudinal grooves are made on the outer surface of the shock sleeve, with each radially directed groove at the end of the shock sleeve connected to a longitudinal groove on its outer surface, increases the resource and reliability, provides the most effective operation of the spring mechanism due to the elimination of lubrication damping fluid, increases the accuracy of adjusting the working stroke of the drilling accelerator with a certain force of longitudinal compression of the spring mechanism, while the movement of the tubular body when it is pulled out of the hollow mandrel (in a tensioned drill string) causes energy storage only in the spring mechanism, so that this energy is released to enhance impact of the drill jar to release the stuck pipe part.

Такое выполнение бурового акселератора для усиления удара бурильного яса обеспечивает также заданную величину продольного хода бурового акселератора (в натянутой бурильной колонне) при заданном усилии продольного сжатия пружинного механизма и при оптимальном ("наилучшем") соотношении между продольным ходом бурового акселератора и продольным ходом бурильного яса, обеспечивающим оптимальную жесткость и позволяющего приложить высокую внутрискважинную нагрузку для отражения ударной волны в направлении точки прихвата бурильной колонны.This embodiment of the drill accelerator to enhance the impact of the drill jar also provides a predetermined longitudinal stroke of the drill accelerator (in the tensioned drill string) at a given longitudinal compression force of the spring mechanism and at the optimal ("best") ratio between the longitudinal stroke of the drill accelerator and the longitudinal stroke of the drill jar, providing optimal rigidity and allowing you to apply a high downhole load to reflect the shock wave in the direction of the sticking point of the drill string s.

Такое выполнение бурового акселератора для усиления удара бурильного яса уменьшает также нагрев смазывающей жидкости, обусловленный изменением циркуляции объема жидкости, повышает надежность уплотнений при высоком давлении, например 30÷50 МПа, уменьшает длину акселератора, улучшает гидродинамическое центрирование полой оправки в трубчатом корпусе, предотвращает перекосы и прихваты в поверхностях скольжения, обусловленные циклическими изгибными напряжениями трубчатого корпуса и гибкого резьбового переводника при вращении изогнутой колонны бурильных труб в скважине при роторном бурении.This embodiment of the drilling accelerator to enhance the impact of the drill jar also reduces the heating of the lubricating fluid due to a change in the circulation of the fluid volume, increases the reliability of the seals at high pressure, for example 30–50 MPa, reduces the length of the accelerator, improves the hydrodynamic centering of the hollow mandrel in the tubular body, prevents distortions and tack in the sliding surfaces due to cyclic bending stresses of the tubular body and flexible threaded sub when bent the drill string in the borehole with a rotary drilling.

Вследствие этого усилие для освобождения от прихвата контролируется с повышенной точностью, предотвращается повреждение подъемного оборудования и резьбовых соединений бурильных труб, обеспечивается возможность освобождения от прихвата бурильной колонны в сложной искривленной скважине с большим коэффициентом трения, где трудно создать необходимое для перезарядки бурильного яса осевое усилие, по существу, в компоновке бурильной колонны с героторным гидравлическим двигателем для роторного бурения горизонтального участка наклонно-направленной скважины.As a result, the effort to free from sticking is controlled with increased accuracy, damage to lifting equipment and threaded joints of drill pipes is prevented, and it is possible to free from sticking of the drill string in a complex curved well with a high coefficient of friction, where it is difficult to create the axial force required to reload the drill string, by essentially, in the layout of the drill string with a gerotor hydraulic motor for rotary drilling of a horizontal section of inclined directional wells.

Выполнение бурового акселератора для усиления удара бурильного яса таким образом, что пружинный механизм выполнен в виде множества модулей из четырех тарельчатых пружин, в каждом модуле две тарельчатые пружины оппозитно направлены к двум другим тарельчатым пружинам с контактом по внутренним кромкам, обеспечивает повышение ресурса и надежности за счет увеличения предельных эквивалентных напряжений тарельчатых пружин (по Мизесу), а также за счет улучшенной (линейной) характеристики сжатия пружинного механизма, обеспечивающей повышение точности установки рабочего хода при выдвижении трубчатого корпуса из полой оправки при определенном усилии сжатия пружинного механизма для усиления ударного воздействия бурильного яса и отражения ударной волны в направлении точки прихвата бурильной колонны.The implementation of the drilling accelerator to enhance the impact of the drill jar in such a way that the spring mechanism is made in the form of a plurality of modules of four disk springs, in each module two disk springs are opposite to two other disk springs with contact along the inner edges, which increases the resource and reliability due to increase in ultimate equivalent stresses of Belleville springs (according to Mises), and also due to the improved (linear) compression characteristics of the spring mechanism, which provides increased Fitting of precision working stroke when extended tubular body of a hollow mandrel with a certain compression force of the spring mechanism to enhance the impact of the drilling jar and the shock wave reflection in the direction of the point of sticking the drill string.

Выполнение бурового акселератора для усиления удара бурильного яса таким образом, что буровой акселератор расположен в бурильной колонне над бурильным ясом и утяжеленной бурильной трубой, при этом резьбовой переводник трубчатого корпуса скреплен с низом верхней части бурильной колонны, а резьбовой хвостовик оправки скреплен с верхом нижней части бурильной колонны, обеспечивает наиболее эффективную работу ясом вследствие того, что потенциальная энергия, накопленная и высвобожденная буровым акселератором, ускоряет рабочую массу над ясом намного эффективнее, чем энергия, накопленная в бурильной колонне, поскольку ее не тормозит трение и сопротивление, создаваемое сотнями метров бурильной колонны.The implementation of the drill accelerator to enhance the impact of the drill jar in such a way that the drill accelerator is located in the drill string above the drill jar and weighted drill pipe, while the threaded sub of the tubular body is bonded to the bottom of the upper part of the drill string, and the threaded shank of the mandrel is bonded to the top of the bottom of the drill columns, provides the most effective work with the jar due to the fact that the potential energy accumulated and released by the drilling accelerator accelerates the working mass above catfish is much more efficient than the energy stored in the drill string, because it does not inhibit the friction and resistance created by hundreds of meters of the drill string.

Такое выполнение бурового акселератора для усиления удара бурильного яса обеспечивает наиболее эффективную работу ясом, когда она осуществляется в направлении, обратном тому, в котором двигалась бурильная труба до прихвата, по существу, работа ясом вверх наиболее эффективна, если прихват произошел при спуске бурильной колонны в скважину, а работа ясом вниз - если прихват произошел при подъеме трубы из скважины.This embodiment of the drill accelerator to enhance the impact of the drill jar provides the most effective work with the jar when it is carried out in the direction opposite to the direction in which the drill pipe moved before the stick, essentially, the work with the head up is most effective if the stick occurred when the drill string was lowered into the well , and work with the jar down - if the sticking occurred when lifting the pipe from the well.

Выполнение бурового акселератора для усиления удара бурильного яса таким образом, что отношение уменьшенной толщины стенки резьбового переводника к его наружному диаметру составляет 0,07÷0,08, а момент инерции поперечного сечения пояса пониженной жесткости в резьбовом переводнике составляет 0,85÷4,15 от момента инерции поперечного кольцевого сечения в плоскости наименьшего наружного диаметра полного витка внутренней резьбы части трубчатого корпуса, находящегося в зацеплении с полным витком наружной резьбы резьбового переводника и/или в плоскости наибольшего внутреннего диаметра полного витка наружной резьбы резьбового переводника, находящегося в зацеплении с полным витком внутренней резьбы части трубчатого корпуса, обеспечивает равнопрочные и герметичные резьбовые соединения трубчатого корпуса в условиях интенсивного трения и вращения в стволе скважины с ударными нагрузками в результате реакции на продольное усилие, прилагаемое к буровому акселератору и бурильному ясу, повышает точность проходки скважин и темп набора параметров кривизны, а также улучшает проходимость, т.е. уменьшает сопротивления и напряжения в компоновке низа бурильной колонны за счет изгиба резьбового переводника при прохождении через радиусные участки ствола скважины, имеющие участки малого и среднего радиуса 30…300 м.The implementation of the drilling accelerator to enhance the impact of the drill jar in such a way that the ratio of the reduced wall thickness of the threaded sub to its outer diameter is 0.07 ÷ 0.08, and the moment of inertia of the cross section of the low rigidity belt in the threaded sub is 0.85 ÷ 4.15 from the moment of inertia of the transverse annular section in the plane of the smallest outer diameter of the full turn of the internal thread of the part of the tubular body engaged with the full turn of the external thread of the threaded sub and / or in the glossiness of the largest internal diameter of the full turn of the external thread of the threaded sub, meshed with the full turn of the internal thread of the part of the tubular body, provides equal strength and tight threaded connections of the tubular body under conditions of intense friction and rotation in the wellbore with impact loads as a result of reaction to the longitudinal force, attached to the drill accelerator and the drill jar, improves the accuracy of the penetration of wells and the pace of the set of parameters of curvature, and also improves the penetration spine, ie, reduces the resistance and stress in the layout of the bottom of the drill string due to the bending of the threaded sub when passing through the radius sections of the wellbore having sections of small and medium radius of 30 ... 300 m

Ниже представлен буровой акселератор для усиления удара бурильного яса и отражения ударной волны в направлении точки прихвата бурильной колонны для освобождения прихваченной части трубы.Below is a drill accelerator for enhancing the impact of the drill jar and reflecting the shock wave in the direction of the sticking point of the drill string to release the stuck portion of the pipe.

На фиг. 1 изображен буровой акселератор для усиления удара бурильного яса (в продольном разрезе).In FIG. 1 shows a drill accelerator for enhancing the impact of a drill jar (in longitudinal section).

На фиг. 2 изображен элемент I на фиг. 1: первый поршень со вторым уплотнителем и полая оправка, жестко скрепленные между собой с помощью общей резьбы с возможностью обеспечения натяга по торцам, а также скрепленные резьбой трубчатый корпус и резьбовой переводник.In FIG. 2 shows element I in FIG. 1: a first piston with a second seal and a hollow mandrel rigidly fastened together by means of a common thread with the possibility of tightness at the ends, as well as a tubular body and a threaded adapter fastened by a thread.

На фиг. 3 изображен элемент II на фиг. 1 частей трубчатого корпуса и полой оправки, скрепленных резьбами, а также один из модулей пружинного механизма, расположенного между трубчатым корпусом и полой оправкой.In FIG. 3 shows element II of FIG. 1 parts of a tubular body and a hollow mandrel fastened by threads, as well as one of the modules of the spring mechanism located between the tubular body and the hollow mandrel.

На фиг. 4 изображен элемент III на фиг. 1 частей трубчатого корпуса, а также частей полой оправки, скрепленных резьбами, между торцом наружного кольцевого выступа полой оправки, направленным к торцу внутренних шлиц трубчатого корпуса, и торцом наружных шлиц полой оправки размещена ударная втулка.In FIG. 4 shows element III in FIG. 1 of the parts of the tubular body, as well as parts of the hollow mandrel, fastened by threads, between the end face of the outer annular protrusion of the hollow mandrel, directed to the end of the inner slots of the tubular body, and the end of the outer slots of the hollow mandrel is placed the shock sleeve.

На фиг. 5 изображен элемент IV на фиг. 1 частей трубчатого корпуса, скрепленных резьбой, расположенная внутри трубчатого корпуса полая оправка с наружными шлицами под внутренние шлицы трубчатого корпуса.In FIG. 5 shows element IV in FIG. 1 parts of the tubular body fastened by a thread, a hollow mandrel located inside the tubular body with external slots for the internal slots of the tubular body.

На фиг. 6 изображен элемент V на фиг. 1 шлицевой части трубчатого корпуса с первым уплотнителем, контактирующим с полой оправкой.In FIG. 6 shows element V in FIG. 1 of the spline portion of the tubular body with a first seal in contact with the hollow mandrel.

На фиг. 7 изображен разрез Α-A на фиг. 4 поперек трубчатого корпуса, полой оправки и ударной втулки, на наружной поверхности ударной втулки показаны продольные пазы.In FIG. 7 shows a section Α-A in FIG. 4 across the tubular body, the hollow mandrel and the shock sleeve, longitudinal grooves are shown on the outer surface of the shock sleeve.

На фиг. 8 изображен разрез Б-Б на фиг. 5 поперек шлицевого соединения трубчатого корпуса и полой оправки.In FIG. 8 shows a section BB in FIG. 5 across the spline connection of the tubular body and the hollow mandrel.

На фиг. 9 - изометрическое изображение ударной втулки с радиально направленными пазами на торце и продольными пазами на ее наружной поверхности.In FIG. 9 is an isometric image of a shock sleeve with radially directed grooves at the end and longitudinal grooves on its outer surface.

На фиг. 10 изображен тот же элемент III на фиг. 1, но в выдвинутом положении трубчатого корпуса из полой оправки (в натянутой бурильной колонне), пружинный механизм сжат до упора, ограниченного ударной втулкой, расположенной между торцом наружного кольцевого выступа полой оправки и торцом внутренних шлиц трубчатого корпуса.In FIG. 10 depicts the same element III in FIG. 1, but in the extended position of the tubular body from the hollow mandrel (in the tensioned drill string), the spring mechanism is compressed to the stop, limited by the shock sleeve located between the end face of the outer annular protrusion of the hollow mandrel and the end face of the inner slots of the tubular body.

Буровой акселератор для усиления удара бурильного яса содержит трубчатый корпус 1 и полую оправку 2, телескопически соединенные между собой, элементы для передачи вращающего момента между трубчатым корпусом 1 и полой оправкой 2: внутренние шлицы 3 внутри нижней части трубчатого корпуса 1 и соответствующие им наружные шлицы 4 на нижней части полой оправки 2 при продольном перемещении относительно друг друга, изображено на фиг. 1, 5, 8.The drill accelerator for enhancing the impact of the drill jar contains a tubular body 1 and a hollow mandrel 2, telescopically connected to each other, elements for transmitting torque between the tubular body 1 and the hollow mandrel 2: inner slots 3 inside the lower part of the tubular body 1 and corresponding outer slots 4 on the lower part of the hollow mandrel 2 during longitudinal movement relative to each other, is shown in FIG. 1, 5, 8.

Трубчатый корпус 1 выполнен из частей 5, 6, 7, 8, 9, содержит резьбу 10 со стороны первого края 11, в средней части содержит внутренние кольцевые выступы 12, 13, 14, 15, 16, со стороны второго края 17 содержит внутренние шлицы 3 и первый уплотнитель 18, контактирующий с полой оправкой 2, а также содержит резьбовой переводник 19, скрепленный резьбой с частью трубчатого корпуса 5 со стороны первого края 11, выполненный с поясом 20 пониженной жесткости, характеризующимся выполнением стенки 21 уменьшенной толщиной, изображено на фиг. 1, 2, 3, 4, 8.The tubular body 1 is made of parts 5, 6, 7, 8, 9, contains a thread 10 from the side of the first edge 11, in the middle part contains the inner annular protrusions 12, 13, 14, 15, 16, from the side of the second edge 17 contains the internal splines 3 and the first seal 18 in contact with the hollow mandrel 2, and also contains a threaded sub 19, fastened with thread to a part of the tubular body 5 from the side of the first edge 11, made with a belt 20 of reduced stiffness, characterized by the execution of the wall 21 with a reduced thickness, shown in FIG. 1, 2, 3, 4, 8.

Полая оправка 2 выполнена из частей 22, 23, 24, содержит на части 24 полой оправки 2 наружные шлицы 4 под внутренние шлицы 3 части 9 трубчатого корпуса 1, резьбу 25 в части 24 полой оправки 2, со стороны второго (шлицевого) края 17 трубчатого корпуса 1, в средней части содержит наружные кольцевые выступы 26, 27, 28, 29, а также содержит поршень 30 со вторым уплотнителем 31, контактирующим с внутренней поверхностью 32 части 5 трубчатого корпуса 1, расположенный со стороны резьбового переводника 19 между трубчатым корпусом 1 и полой оправкой 2, изображено на фиг. 1, 2.The hollow mandrel 2 is made of parts 22, 23, 24, contains on the part 24 of the hollow mandrel 2 outer slots 4 for the internal slots 3 of part 9 of the tubular body 1, the thread 25 in part 24 of the hollow mandrel 2, from the side of the second (splined) edge 17 of the tubular case 1, in the middle part contains external annular protrusions 26, 27, 28, 29, and also contains a piston 30 with a second seal 31 in contact with the inner surface 32 of part 5 of the tubular body 1, located on the side of the threaded sub 19 between the tubular body 1 and hollow mandrel 2, shown in FIG. 12.

Буровой акселератор для усиления удара бурильного яса расположен в бурильной колонне над бурильным ясом и утяжеленной бурильной трубой (не показанными), резьбовой переводник 19 трубчатого корпуса 1 предназначен для крепления при помощи резьбы 33 с низом верхней части бурильной колонны, а резьбовой хвостовик 25 оправки 2 предназначен для крепления с верхом нижней части бурильной колонны (не показанной), при этом через бурильную колонну, трубчатый корпус 1 и полую оправку 2 прокачивается буровой раствор 34 под давлением, например, 35÷55 МПа, для привода героторного винтового многозаходного гидравлического двигателя со шпинделем и долотом, а также для охлаждения долота (не показанного) и выноса выбуриваемой породы к устью скважины, изображено на фиг. 1.The drill accelerator for enhancing the impact of the drill jar is located in the drill string above the drill jar and the drill pipe (not shown), the threaded adapter 19 of the tubular body 1 is designed for fastening by means of a thread 33 with the bottom of the upper part of the drill string, and the threaded shank 25 of the mandrel 2 is designed for fastening with the top of the bottom of the drill string (not shown), while drilling fluid 34 is pumped through the drill string, tubular body 1 and hollow mandrel 2 under pressure, for example, 35 ÷ 55 MPa, for water multistart screw gerotor hydraulic motor with the spindle and drill bit, and to cool the bit (not shown) and a rock drill out the removal of the wellhead is shown in FIG. one.

Буровой акселератор для усиления удара бурильного яса содержит пружинный механизм 35, расположенный между трубчатым корпусом 1 и полой оправкой 2 в кольцевом зазоре 36, предназначенный для накопления энергии при продольном движении трубчатого корпуса 1 относительно полой оправки 2 (в натянутой бурильной колонне) и высвобождения этой энергии для усиления удара бурильного яса (не показанного), изображено на фиг. 1.The drill accelerator for enhancing the impact of the drill jar contains a spring mechanism 35 located between the tubular body 1 and the hollow mandrel 2 in the annular gap 36, designed to accumulate energy during the longitudinal movement of the tubular body 1 relative to the hollow mandrel 2 (in a tensioned drill string) and release this energy to enhance the impact of a drill jar (not shown), is shown in FIG. one.

Буровой акселератор содержит камеру 37 для смазывающей жидкости-масла 38, например, Mobilube 1 SUC 75W-90, образованную внутренней поверхностью 32 части 5 трубчатого корпуса 1, частью 6 трубчатого корпуса 1, внутренней поверхностью 39 части 7 трубчатого корпуса 1, внутренней поверхностью 40 части 8 трубчатого корпуса 1, внутренней поверхностью 41 части 9 трубчатого корпуса 1, включая шлицы 3 части 9 трубчатого корпуса 1 и шлицы 4 на части 9 полой оправки 2, первым уплотнителем 18 в части 9 трубчатого корпуса 1, вторым уплотнителем 31 в поршне 30, расположенном между частью 5 трубчатого корпуса 1 и частью 22 полой оправки 2, изображено на фиг. 1, 2, 3, 4, 6.The drilling accelerator comprises a lubricating oil-oil chamber 37, for example, Mobilube 1 SUC 75W-90, formed by the inner surface 32 of the tubular body part 5, part 6, the tubular body part 6, the inner surface 39 of the tubular body part 7, and the inner surface of 40 parts 8 of the tubular body 1, the inner surface 41 of the part 9 of the tubular body 1, including the slots 3 of the part 9 of the tubular body 1 and the slots 4 of the part 9 of the hollow mandrel 2, the first seal 18 in part 9 of the tubular body 1, the second seal 31 in the piston 30 located between an hour ue 5 of the tubular body 1 and part 22 of the hollow mandrel 2 is shown in FIG. 1, 2, 3, 4, 6.

Поршень 30 со вторым уплотнителем 31, контактирующим с внутренней поверхностью 32 части 5 трубчатого корпуса 1, расположенной со стороны резьбового переводника 19, и часть 22 полой оправки 2 жестко скреплены между собой с помощью общей резьбы 42 с возможностью обеспечения натяга по торцу 43 поршня 30, контактирующего с торцом 44 части 22 полой оправки 2, изображено на фиг. 1, 2.Piston 30 with a second seal 31 in contact with the inner surface 32 of part 5 of the tubular body 1 located on the side of the threaded sub 19, and part 22 of the hollow mandrel 2 are rigidly bonded to each other using a common thread 42 with the possibility of tension on the end face 43 of the piston 30, contacting the end face 44 of the part 22 of the hollow mandrel 2, is shown in FIG. 12.

Между торцом 27 наружного кольцевого выступа части 23 полой оправки 2, направленным к торцу 45 внутренних шлиц 3 части 9 трубчатого корпуса 1, и торцом 46 наружных шлиц 4 части 24 полой оправки 2, направленным к торцу 27 указанного наружного кольцевого выступа 23 полой оправки 2, размещена ударная втулка 47, изображено на фиг. 1, 4, 5.Between the end face 27 of the outer annular protrusion of the part 23 of the hollow mandrel 2 directed towards the end face 45 of the inner slots 3 of the part 9 of the tubular body 1 and the end face 46 of the outer slots 4 of the part 24 of the hollow mandrel 2 directed to the end face 27 of the said outer annular protrusion 23 of the hollow mandrel 2, shock bush 47 is placed, shown in FIG. 1, 4, 5.

Ударная втулка 47 центрируется по внутренней поверхности 40 части 8 трубчатого корпуса 1 и установлена с возможностью свободного перемещения на величину осевого люфта 48, определяемого разностью расстояния 49 между торцом наружного кольцевого выступа 27 части 23 полой оправки 2 и торцами 46 наружных шлиц 4 части 24 полой оправки 2, и ширины 50 ударной втулки 47, изображено на фиг. 1, 4.The shock sleeve 47 is centered on the inner surface 40 of part 8 of the tubular body 1 and is mounted with free movement by the amount of axial play 48, determined by the difference in distance 49 between the end face of the outer annular protrusion 27 of the part 23 of the hollow mandrel 2 and the ends 46 of the outer slots 4 of the part 24 of the hollow mandrel 2, and the width 50 of the shock sleeve 47, is shown in FIG. fourteen.

Минимальная толщина 51 внутреннего кольцевого выступа 14 части 8 трубчатого корпуса 1, а также минимальная толщина 52 наружного кольцевого выступа 29 части 22 полой оправки 2, между которыми расположен пружинный механизм 35, равна толщине 53 стенки ударной втулки 47, а диаметр внутренней поверхности 41 части 9 трубчатого корпуса 1, содержащей первый уплотнитель 18, контактирующий с частью 24 полой оправки 2, выполнен равным диаметру внутренней поверхности 32 части 5 трубчатого корпуса 1, контактирующей со вторым уплотнителем 31 в поршне 30, скрепленном с частью 22 полой оправки 2, изображено на фиг. 1, 2, 3, 4, 6, 9, 10.The minimum thickness 51 of the inner annular protrusion 14 of part 8 of the tubular body 1, as well as the minimum thickness 52 of the outer annular protrusion 29 of part 22 of the hollow mandrel 2, between which the spring mechanism 35 is located, is equal to the wall thickness 53 of the shock sleeve 47, and the diameter of the inner surface 41 of part 9 the tubular body 1 containing the first seal 18 in contact with the part 24 of the hollow mandrel 2 is made equal to the diameter of the inner surface 32 of the part 5 of the tubular body 1 in contact with the second seal 31 in the piston 30 fastened to With a hollow mandrel 22, shown in FIG. 1, 2, 3, 4, 6, 9, 10.

На торце 54 ударной втулки 47, направленном к торцу 27 наружного кольцевого выступа части 23 полой оправки 2, выполнены радиально направленные пазы 55, на наружной поверхности 56 ударной втулки 47 выполнены продольные пазы 57, при этом каждый радиально направленный паз 55 на торце 54 ударной втулки 47 гидравлически соединен с продольным пазом 57 на ее наружной поверхности 56, изображено на фиг. 1, 4, 9, 10.At the end 54 of the shock sleeve 47, directed towards the end 27 of the outer annular protrusion of the part 23 of the hollow mandrel 2, radially directed grooves 55 are made, on the outer surface 56 of the shock sleeve 47 longitudinal grooves 57 are made, with each radially directed groove 55 at the end 54 of the shock sleeve 47 is hydraulically connected to a longitudinal groove 57 on its outer surface 56, shown in FIG. 1, 4, 9, 10.

При этом поз. 58 - продольный ход бурового акселератора в выдвинутом положении трубчатого корпуса 1 из полой оправки 2 (в натянутой бурильной колонне), пружинный механизм 35 сжат до упора, ограниченного ударной втулкой 47, расположенной между торцом 27 наружного кольцевого выступа части 23 полой оправки 2, направленным к торцу 45 внутренних шлиц 3 части 9 трубчатого корпуса 1, и торцом 45 внутренних шлиц 3 части 9 трубчатого корпуса 1, расположенным в одной плоскости с торцом 15 указанной части 9 трубчатого корпуса 1, изображено на фиг. 10.In this case, pos. 58 is a longitudinal stroke of the drilling accelerator in the extended position of the tubular body 1 from the hollow mandrel 2 (in the tensioned drill string), the spring mechanism 35 is compressed to the stop, limited by the shock sleeve 47 located between the end face 27 of the outer annular protrusion of the part 23 of the hollow mandrel 2 directed towards the end face 45 of the inner slots 3 of the part 9 of the tubular body 1, and the end face 45 of the inner slots 3 of the part 9 of the tubular body 1, located in the same plane as the end face 15 of the specified part 9 of the tubular body 1, is shown in FIG. 10.

Пружинный механизм 35 выполнен в виде множества модулей 59 из четырех идентичных тарельчатых пружин 60, в каждом модуле 59 две тарельчатые пружины 60 оппозитно направлены к двум другим тарельчатым пружинам 60 с контактом по внутренним кромкам 61, 62, изображено на фиг. 1, 3.The spring mechanism 35 is made in the form of a plurality of modules 59 of four identical disk springs 60, in each module 59 two disk springs 60 are opposed to two other disk springs 60 with contact along the inner edges 61, 62, shown in FIG. 13.

Отношение уменьшенной толщины стенки 21 резьбового переводника 19 к его наружному диаметру 63 составляет 0,07÷0,08, изображено на фиг. 1, 3.The ratio of the reduced wall thickness 21 of the threaded sub 19 to its outer diameter 63 is 0.07 ÷ 0.08, shown in FIG. 13.

Момент инерции J_x, J_y (осевой) поперечного кольцевого сечения пояса пониженной жесткости 20 резьбового переводника 19 определяется по формуле: J_x=J_y=(πd⁴/64)(1-e⁴)=0,005d⁴(1-c⁴), где π=3,14159…, c=d₀/d, при этом d₀ - внутренний диаметр 64 пояса пониженной жесткости 20, a d - наружный диаметр 65 пояса пониженной жесткости 20, показано на фиг. 1.Moment of inertia J _x, J _y (axial) cross sectional annular zone 20 of reduced stiffness threaded top sub 19, is defined by the _{_{formula: J x = J y = (}} πd ^4/64) (1-e ⁴⁾ = 0,005d ⁴ (1-c ⁴ ), where π = 3,14159 ..., c = d ₀ / d, while d ₀ is the inner diameter 64 of the belt of lowered rigidity 20, ad is the outer diameter 65 of the belt of lowered rigidity 20, shown in FIG. one.

Момент инерции поперечного сечения пояса 20 пониженной жесткости в резьбовом переводнике 19 составляет 0,85÷1,15 от момента инерции поперечного кольцевого сечения в плоскости наименьшего наружного диаметра 66 полного витка внутренней резьбы 10 части 5 трубчатого корпуса 1, который обозначен J₁, находящегося в зацеплении с полным витком наружной резьбы 67 резьбового переводника 19 и/или в плоскости наибольшего внутреннего диаметра 68 полного витка наружной резьбы 67 резьбового переводника 19, находящегося в зацеплении с полным витком внутренней резьбы 10 части 5 трубчатого корпуса 1, который обозначен J₂, изображено на фиг. 1, 2.The moment of inertia of the cross section of the belt 20 of reduced stiffness in the threaded sub 19 is 0.85 ÷ 1.15 from the moment of inertia of the transverse ring section in the plane of the smallest outer diameter 66 of the full turn of the internal thread 10 of part 5 of the tubular body 1, which is indicated by J ₁ located in meshed with a full turn of the external thread 67 of the threaded sub 19 and / or in the plane of the largest inner diameter 68 of the full turn of the external thread 67 of the threaded sub 19 which is engaged with the full turn of the inner re 10 by the tubular portion 5 of the body 1, which is indicated by J _2, shown in FIG. 12.

Моменты инерции (осевые) поперечного кольцевого сечения в плоскостях, которые обозначены: J₁, J₂, являются опасными и определяющими коэффициенты напряжения при изгибе (Stress ratio, отношение изменяющейся амплитуды напряжения к среднему напряжению) в месте стыка 11 внутренней резьбы 10 части 5 трубчатого корпуса 1 с наружной резьбой 67 резьбового переводника 19.Moments of inertia (axial) of the transverse annular cross section in the planes indicated by: J ₁ , J ₂ are dangerous and determine the bending stress factors (Stress ratio, the ratio of the changing voltage amplitude to the average voltage) at the joint 11 of the female thread 10 of the tubular part 5 housing 1 with an external thread 67 of a threaded sub 19.

При таком выполнении бурового акселератора значение коэффициента напряжения при изгибе в месте стыка 11 резьбового соединения части 5 трубчатого корпуса 1 с резьбовым переводником 19 существенно уменьшается и равно, по существу, 3,2÷4,2, что снижает вероятность поломки резьбового переводника и трубчатого корпуса при использовании бурового акселератора на участках изменения кривизны в наклонно-направленной скважине.With this embodiment of the drilling accelerator, the value of the stress coefficient during bending at the junction 11 of the threaded connection of the part 5 of the tubular body 1 with the threaded sub 19 significantly decreases and is essentially equal to 3.2 ÷ 4.2, which reduces the likelihood of breakage of the threaded sub and the tubular body when using a drilling accelerator in areas of change in curvature in a directional well.

Определяют лучшее положение гидравлического бурильного яса и бурового акселератора для усиления удара бурильного яса в компоновке низа бурильной колонны (КНБК), при этом учитывают технологические факторы, например ожидаемый тип прихвата (за счет перепада давления или механический), траекторию и угол наклона ствола скважины, конфигурацию забойной компоновки, давление насоса, коэффициент плавучести бурового раствора, величину предельной нагрузки на долото, допустимое усилие натяжения бурильной колонны, предел прочности бурильной трубы.The best position of the hydraulic drill jar and the drill accelerator is determined to enhance the impact of the drill jar in the bottom of the drill string (BHA) layout, while taking into account technological factors, such as the expected type of sticking (due to pressure drop or mechanical), the trajectory and angle of the wellbore, configuration downhole assembly, pump pressure, buoyancy coefficient of the drilling fluid, the maximum load on the bit, the allowable tensile force of the drill string, the ultimate strength of the drill pipe .

На скважине одного из месторождений Сургутнефть в КНБК использовался гидравлический забойный двигатель и гидравлический яс (патенты RU 2515627, RU 2439284, Фирма "Радиус-Сервис11), а также заявляемый буровой акселератор для усиления удара яса для снижения потенциальных повреждений привода ротора бурового станка 5000ЭУ в результате применения яса, а также для повышения вероятности успешного освобождения бурильной трубы, которая могла быть прихвачена в процессе бурения в глинистом интервале наклонно-направленной скважины.At the well of one of the Surgutneft fields in the BHA, a downhole hydraulic motor and hydraulic jar were used (patents RU 2515627, RU 2439284, Radius-Service11 Firm), as well as the inventive drilling accelerator to amplify the impact of the jar to reduce potential damage to the rotor drive of the 5000EU drilling rig as a result the use of jar, as well as to increase the likelihood of successful release of the drill pipe, which could have been tacked during drilling in the clay interval of the directional well.

Буровой акселератор для усиления удара бурильного яса размещают в бурильной колонне над бурильным ясом и утяжеленной бурильной трубой (не показанными), резьбовой переводник 19 трубчатого корпуса 1 скрепляют при помощи резьбы 33 с низом верхней части бурильной колонны, а резьбовой хвостовик 25 оправки 2 скрепляют с верхом нижней части бурильной колонны (не показанной), при этом через бурильную колонну, трубчатый корпус 1 и полую оправку 2 буровым насосом, например, УНБ-600, прокачивают буровой раствор 34 под давлением, например, 35÷55 МПа, для привода героторного винтового многозаходного гидравлического двигателя со шпинделем и долотом, а также для охлаждения долота (не показанного) и выноса выбуриваемой породы к устью скважины, изображено на фиг. 1.The drill accelerator to enhance the impact of the drill jar is placed in the drill string above the drill jar and a weighted drill pipe (not shown), the threaded adapter 19 of the tubular body 1 is fastened with a thread 33 to the bottom of the upper part of the drill string, and the threaded shank 25 of the mandrel 2 is fastened to the top the lower part of the drill string (not shown), while through the drill string, tubular body 1 and the hollow mandrel 2 with a mud pump, for example, UNB-600, the drilling fluid 34 is pumped under pressure, for example, 35 ÷ 55 MPa, to drive a gerotor screw multi-start hydraulic motor with a spindle and a chisel, as well as for cooling a chisel (not shown) and removal of drillable rock to the wellhead, is shown in FIG. one.

Проходку наклонного и горизонтального ствола скважины, имеющей участки малого и среднего радиуса 30÷300 метров, осуществляют с вращением бурильной колонны ротором бурового станка 5000ЭУ с частотой вращения 20÷30 об/мин, при совместной работе героторного гидравлического двигателя, вращающего долото, при этом поток бурового раствора 34 обеспечивает промывку забоя скважины и вынос на поверхность выбуриваемой породы.The inclined and horizontal boreholes with small and medium radius sections of 30–300 meters are drilled with the drill string rotated by the rotor of the 5000EU drilling rig with a rotational speed of 20–30 rpm, with the gerotor hydraulic motor rotating the bit working together, while the drilling fluid 34 provides a flushing of the bottom of the well and removal to the surface of the drilled rock.

После бурения вертикального интервала 850 м до проектной глубины с отметкой 3227 м с длиной горизонтального участка 1600 м произошла потеря циркуляции, вращения, а также движения бурильной трубы вверх и вниз, по существу, произошел прихват бурильной колонны.After drilling a vertical interval of 850 m to the design depth with a mark of 3227 m with a horizontal section of 1600 m, there was a loss of circulation, rotation, and also the movement of the drill pipe up and down, essentially, the drill string stuck.

Работу по освобождению от прихвата при помощи гидравлического бурильного яса и бурового акселератора для усиления удара бурильного яса начали незамедлительно.Work on the release of sticking with a hydraulic drill jar and a drill accelerator to enhance the impact of the drill jar began immediately.

Гидравлический бурильный яс двухстороннего действия и буровой акселератор для усиления удара бурильного яса работают от простого движения бурильной колонны в направлении вверх.The double-acting hydraulic drill jar and the drill accelerator to enhance the impact of the drill jar operate from a simple upward movement of the drill string.

Величина ударной силы, направленной вверх, прямо пропорциональна прилагаемому усилию натяжения гидравлического бурильного яса, при этом при более сильном натяжении яс срабатывает быстрее и производит более мощный удар.The magnitude of the upward impact force is directly proportional to the applied tension force of the hydraulic drill jar, while with a higher tension, the jar fires faster and produces a more powerful blow.

Для удара вверх прикладывают нагрузку вычисленной величины и затем устанавливают тормоз буровой лебедки.For an upward impact, a load of the calculated value is applied and then the drawworks brake is set.

При натяжении бурильной колонны пружинный механизм 35 сжимается до упора, ограниченного ударной втулкой 47, расположенной между торцом 27 наружного кольцевого выступа части 23 полой оправки 2, направленным к торцу 45 внутренних шлиц 3 части 9 трубчатого корпуса 1, и торцом 45 внутренних шлиц 3 части 9 трубчатого корпуса 1, расположенным в одной плоскости с торцом 15 указанной части 9 трубчатого корпуса 1, тем самым обеспечивая накопление в пружинном механизме 35 потенциальной энергии, при этом поз. 58 показан продольный ход бурового акселератора в выдвинутом положении трубчатого корпуса 1 из полой оправки 2 (в натянутой бурильной колонне), изображено на фиг. 10.When the drill string is tensioned, the spring mechanism 35 is compressed to the limit, limited by the shock sleeve 47 located between the end face 27 of the outer annular protrusion of the part 23 of the hollow mandrel 2 directed towards the end face 45 of the inner slots 3 of the tubular body part 9 and the end face 45 of the inner slots 3 of the part 9 tubular body 1, located in the same plane with the end face 15 of the specified part 9 of the tubular body 1, thereby ensuring the accumulation of potential energy in the spring mechanism 35, while pos. 58 shows a longitudinal stroke of the drilling accelerator in the extended position of the tubular body 1 from the hollow mandrel 2 (in the tensioned drill string), shown in FIG. 10.

Гидравлический бурильный яс и буровой акселератор для усиления удара бурильного яса отрегулированы таким образом, что при высвобождении яса для удара накопленная потенциальная энергия в буровом акселераторе также высвобождается.The hydraulic drill jar and the drill accelerator to enhance the impact of the drill jar are adjusted so that the potential energy stored in the drill accelerator is also released when the drill jar is released.

Движение гидравлического бурильного яса на начальной стадии сдерживается гидравлической парой: оправка - кольцевой клапан - корпус, 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 a hydraulic drill jar at the initial stage is restrained by a hydraulic pair: mandrel - annular valve - body, and is maintained 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 гидравлического яса для отражения ударной волны в направлении точки прихвата бурильной колонны для освобождения прихваченной части трубы.Such stress relieving of a tensile elastic drill string is used to accelerate the drill pipes 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 hydraulic jar to reflect the shock wave in the direction of the grip point of the drill string to release the stuck portion pipes.

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 impact impulse causes the sticking point to slip. Impact force is a major factor. In the best ratio, a certain dynamic impact with a sufficient shock impulse, essentially with ultra-high impact power, is needed.

Буровой акселератор для усиления удара бурильного яса, размещенный в бурильной колонне над бурильным ясом и утяжеленной бурильной трубой (не показанными), резьбовой переводник 19 трубчатого корпуса 1, скрепленный при помощи резьбы 33 с низом верхней части бурильной колонны, а также резьбовой хвостовик 25 оправки 2, скрепленный с верхом нижней части бурильной колонны, ускоряет рабочую массу над ясом, при этом благодаря накопленной энергии буровым акселератором к накопленной энергии утяжеленной бурильной трубы ударное воздействие в точке прихвата увеличивается в 2,2÷3,2 раза по сравнению с тем, которое было бы оказано без бурового акселератора.A drill accelerator to enhance the impact of the drill jar, placed in the drill string above the drill jar and a drill pipe (not shown), a threaded sub 19 of the tubular body 1, fastened with a thread 33 to the bottom of the upper part of the drill string, and a threaded shank 25 of the mandrel 2 fastened to the top of the bottom of the drill string accelerates the working mass above the jar, while due to the stored energy of the drill accelerator to the stored energy of the drill pipe, the impact at the point the grip increases 2.2–3.2 times compared with what would have been provided without a drilling accelerator.

Установка бурового акселератора для усиления удара бурильного яса в конструкцию КНБК обеспечивает эффективную работу ясом вследствие того, что потенциальная энергия, накопленная и высвобожденная буровым акселератором, ускоряет рабочую массу над ясом намного эффективнее, чем энергия, накопленная в бурильной колонне, поскольку ее не тормозит трение и сопротивление, создаваемое сотнями метров бурильной колонны.The installation of a drill accelerator to enhance the impact of the drill jar in the BHA design ensures efficient operation of the jar due to the fact that the potential energy accumulated and released by the drill accelerator accelerates the working mass above the jar much more than the energy stored in the drill string, since it does not inhibit friction and resistance created by hundreds of meters of drill string.

Выполнение бурового акселератора для усиления удара бурильного яса таким образом, что поршень 30 со вторым уплотнителем 31, контактирующим с внутренней поверхностью 32 части 5 трубчатого корпуса 1, расположенной со стороны резьбового переводника 19, и часть 22 полой оправки 2 жестко скреплены между собой с помощью общей резьбы 42 с возможностью обеспечения натяга по торцу 43 поршня 30, контактирующего с торцом 44 части 22 полой оправки 2, при этом между торцом 27 наружного кольцевого выступа части 23 полой оправки 2, направленным к торцу 45 внутренних шлиц 3 части 9 трубчатого корпуса 1, и торцом 46 наружных шлиц 4 части 24 полой оправки 2, направленным к торцу 27 указанного наружного кольцевого выступа 23 полой оправки 2, размещена ударная втулка 47, а минимальная толщина 51 внутреннего кольцевого выступа 14 части 8 трубчатого корпуса 1, а также минимальная толщина 52 наружного кольцевого выступа 29 части 22 полой оправки 2, между которыми расположен пружинный механизм 35, равны толщине 53 стенки ударной втулки 47, а диаметр внутренней поверхности 41 части 9 трубчатого корпуса 1, содержащей первый уплотнитель 18, контактирующий с частью 24 полой оправки 2, выполнен равным диаметру внутренней поверхности 32 части 5 трубчатого корпуса 1, контактирующей со вторым уплотнителем 31 в поршне 30, скрепленном с частью 22 полой оправки 2, повышает ресурс, надежность и безопасность работы, упрощает конструкцию, снижает стоимость изготовления и обслуживания, обеспечивает оптимальную жесткость при более высоких внутрискважинных нагрузках в процессе передачи энергии деформации, накопленной в бурильной колонне, инструменту-ясу для усиления ударного воздействия бурильного яса и отражения ударной волны в направлении точки прихвата бурильной колонны.The implementation of the drilling accelerator to enhance the impact of the drill jar in such a way that the piston 30 with the second seal 31 in contact with the inner surface 32 of the part 5 of the tubular body 1 located on the side of the threaded sub 19 and the part 22 of the hollow mandrel 2 are rigidly fastened together using a common thread 42 with the possibility of providing an interference fit on the end face 43 of the piston 30 in contact with the end face 44 of the part 22 of the hollow mandrel 2, while between the end 27 of the outer annular protrusion of the part 23 of the hollow mandrel 2 directed towards the end face 45 of the inner c 3 parts 9 of the tubular body 1, and the end face 46 of the outer slots 4 of the part 24 of the hollow mandrel 2, directed to the end 27 of the specified outer annular protrusion 23 of the hollow mandrel 2, the shock sleeve 47 is placed, and the minimum thickness 51 of the inner annular protrusion 14 of the part 8 of the tubular body 1, as well as the minimum thickness 52 of the outer annular protrusion 29 of the part 22 of the hollow mandrel 2, between which the spring mechanism 35 is located, are equal to the wall thickness 53 of the shock sleeve 47, and the diameter of the inner surface 41 of the part 9 of the tubular body 1 containing the first seal 1 8, in contact with part 24 of the hollow mandrel 2, is made equal to the diameter of the inner surface 32 of part 5 of the tubular body 1 in contact with the second seal 31 in the piston 30 fastened to part 22 of the hollow mandrel 2, increases the resource, reliability and safety of operation, simplifies the design, reduces the cost of manufacture and maintenance, provides optimal rigidity at higher downhole loads during the transfer of the strain energy accumulated in the drill string to the tool-yasa to enhance the impact yarl jar and reflection of the shock wave in the direction of the sticking point of the drill string.

Прихват был успешно ликвидирован, время работы бурового акселератора для усиления удара бурильного яса составляло непрерывно 28 часов, за это время гидравлическим бурильным ясом было произведено 220 ударов вверх и 15 ударов вниз.The tack was successfully eliminated, the operating time of the drill accelerator to enhance the impact of the drill jar was continuously 28 hours, during which time the hydraulic drill jar made 220 upward strokes and 15 downward strokes.

Claims

1. A drill accelerator for enhancing the impact of a drill jar, comprising a tubular body and a hollow mandrel telescopically connected to each other, elements for transmitting torque between the tubular body and the hollow mandrel during longitudinal movement relative to each other, the tubular housing is made of parts, contains thread from the side the first edge, in the middle part contains the inner annular protrusions, from the side of the second edge contains the internal splines and the first seal in contact with the hollow mandrel, and also contains threads the first sub, fastened to part of the tubular body from the side of the first edge, made with a belt of reduced stiffness, characterized by a wall with a reduced thickness, while the hollow mandrel is made of parts, contains external slots for the internal slots of the tubular body, thread from the side of the splined edge, the middle part contains outer annular protrusions, as well as containing a piston with a second seal in contact with the inner surface of the tubular housing, located on the side of the threaded sub between the tubular body and the hollow mandrel, and a spring mechanism located between the tubular body and the hollow mandrel in the annular gap, designed to accumulate energy during the longitudinal movement of the tubular body relative to the hollow mandrel and release this energy to enhance the impact of the drill jar, and also containing a chamber for lubricating fluid-oil formed by the inner surface of the tubular body, the first seal in the part of the tubular body containing internal splines, the second seal in the piston, located between the tubular body and the hollow mandrel, and the outer surface of the hollow mandrel, characterized in that the piston with a second seal in contact with the inner surface of the part of the tubular housing located on the side of the threaded sub, and the hollow mandrel are rigidly fastened together using a common thread with the possibility providing an interference fit between the ends of the piston and the hollow mandrel contacting between themselves, between the end face of the outer annular protrusion of the hollow mandrel, directed towards the end of the internal splines of the tubular body CA, and the end face of the outer slots of the hollow mandrel, directed to the end of the specified outer annular protrusion of the hollow mandrel, placed the shock sleeve, while the minimum thickness of the inner annular protrusion of the tubular body, as well as the minimum thickness of the outer annular protrusion of the hollow mandrel, between which the spring mechanism is located, are equal the wall thickness of the shock sleeve, and the inner diameter of the tubular body containing the first seal in contact with the hollow mandrel is made equal to the inner diameter of the pipe atogo body contacting with the second seal in the piston secured to the hollow mandrel.

2. A drill accelerator to enhance the impact of the drill jar according to claim 1, characterized in that at the end of the shock sleeve directed towards the end of the outer annular protrusion of the hollow mandrel, radially directed grooves are made, longitudinal grooves are made on the outer surface of the shock sleeve, each radially a directional groove at the end of the shock sleeve is connected to a longitudinal groove on its outer surface.

3. A drill accelerator for enhancing the impact of a drill jar according to claim 1, characterized in that the spring mechanism is made in the form of a plurality of modules of four disk springs, in each module two disk springs are opposite to two other disk springs with contact along the inner edges.

4. The drill accelerator to enhance the impact of the drill jar according to claim 1, characterized in that it is located in the drill string above the drill jar and a weighted drill pipe, while the threaded sub of the tubular body is fastened to the bottom of the upper part of the drill string, and the threaded shank of the mandrel is fastened with top of the bottom of the drill string.

5. The drill accelerator for enhancing the impact of the drill jar according to claim 1, characterized in that the ratio of the reduced wall thickness of the threaded sub to its outer diameter is 0.07 ÷ 0.08, and the moment of inertia of the cross section of the low rigidity belt in the threaded sub is 0 , 85 ÷ 4.15 from the moment of inertia of the cross-section in the plane of the smallest outer diameter of the full turn of the internal thread of the part of the tubular body meshed with the full turn of the external thread of the threaded sub and / or in the plane bone largest inner diameter full turn of the external thread of the threaded sub, meshed with a full turn of the internal thread portion of the tubular body.