динамический ударник

Формула изобретения

Динамический ударник, включающий корпус, боек, наковальню и захватно-освобождающее устройство, отличающийся тем, что боек выполнен подпружиненным относительно корпуса, наковальня представляет собой оголовок, устанавливаемый на обсадной трубе, а захватно-освобождающееся устройство выполнено в виде имеющих возможность контакта с оголовком подпружиненных относительно корпуса боковых упоров.

Описание изобретения к патенту

Предполагаемое изобретение относится к устройствам, предназначенным для извлечения металлических обсадных труб из скважин, например из водозаборных.

Известны устройства для извлечения металлических обсадных труб, создающие статические тяговые усилия с помощью талевой системы буровых установок, гидравлических и винтовых домкратов и т.д. (Ребрик Б.М. Бурение инженерно-геологических скважин: Справочник, М. Недра, 1990, с. 210 214).

Если грузоподъемная сила этих устройств недостаточна для извлечения труб, применяют вспомогательные средства, позволяющие создавать динамические нагрузки на трубы. Это вибровозбудители вибромолоты, поверхностные и погружные вибраторы, ударно-вибрационные ясы и др.), ударные бабы, двухзвенные ударные механизмы и др. [1] Энергия единичного удара ударных механизмов определяется по формуле:



где m масса ударной части,

v скорость удара.

Однако вышеуказанные ударные механизмы не позволяют обеспечить высокие скорости удара из-за низкой скорости подъема ударного механизма, а следовательно, производить по трубе удары достаточной силы.

Наиболее близкими предлагаемому техническому решению являются ударные устройства, используемые для ликвидации прихватов бурильных труб в скважинах и имеющие ударный боек, который наносит резкие единичные удары по наковальне ударного механизма, связанной с прихваченной колонной бурильных труб. При срабатывании захватно-освобождающего устройства (замка) ударного механизма происходит разгон бойка за счет превращения потенциальной энергии упруго деформированной колонны бурильных труб, на которой ударный механизм опускается в скважину, в кинетическую энергию [2]

Однако эти ударные механизмы могут быть применены только в комплекте с бурильной колонной достаточно большой длины (сотни метров), т.к. фактическое удлинение (деформация) бурильной колонны на устье скважины от натяжения при разрядке замка должно превышать ход бойка. Кроме того, небольшой поперечный размер ствола скважины (0,2 0,3 м) ограничивает размеры ударного механизма и соответственно массу ударной части и получаемую энергию единичного удара.

Увеличить усилие, направленное на извлечение металлических обсадных труб из скважины, и исключить передачу динамических нагрузок на мачту буровой установки позволяет предлагаемое техническое решение динамический ударник, включающий корпус, боек, наковальню и захватно-освобождающее устройство, который отличается тем, что боек выполнен подпружиненным относительно корпуса, наковальня представляет собой оголовок, устанавливаемый на обсадной трубе, а захватно-освобождающее устройство выполнено в виде имеющих возможность контакта с оголовком подпружиненных относительно корпуса боковых упоров.

На чертеже показана принципиальная схема динамического ударника. Динамический ударник содержит корпус 1, присоединяемый в верхней части к талевой системе 2 буровой установки, боек 3, подпружиненный относительно корпуса 1 пружинами 4, и подвижные боковые упоры 5, перемещаемые в горизонтальной плоскости, предельные усилия срабатывания которых регулируются пружинами 6. Динамический ударник вместе с оголовком 7, который функционально представляет собой наковальню, размещают на верхнем конце извлекаемой обсадной трубы.

Динамический ударник работает следующим образом. В исходном положении подпружиненные относительно корпуса 1 упоры 5 опущены ниже оголовка 7, размещенного на обсадной трубе. Под действием усилия, создаваемого талевой системой буровой установки корпус 1 динамического ударника движется вверх до соприкосновения подвижных боковых упоров 5 с оголовком 7. Подвижные упоры 5 посредством пружин 6 регулируют на определенное усилие срабатывания, зависящее от усилия, создаваемого талевой системой. При дальнейшем натяжении происходит сжатие пружин 4 и при достижении определенного усилия натяжения освобождение подвижных упоров 5 от контакта с оголовком и резкое перемещение ударника 3 (бойка) вверх до соприкосновения с оголовком 7. При этом ударник наносит динамический удар по оголовку снизу, который в 5 10 раз превышает усилие, развиваемое талевой системой буровой установки. Затем динамический ударник возвращают в исходное положение, и снова происходит натяжение корпуса динамического ударника и нанесение удара по оголовку обсадной трубы.

Этот процесс продолжают до страгивания колонны обсадных труб, когда грузоподъемность талевой системы буровой установки будет достаточна для ее подъема. После этого динамический ударник снимают с обсадной трубы и отсоединяют от талевой системы. Дальнейший подъем с обсадных труб производят с помощью талевой системы буровой установки по общепринятой технологии.

Предлагаемый динамический ударник позволяет значительно сократить трудозатраты по извлечению металлических обсадных труб из скважин, делает этот процесс менее энергоемким, а следовательно, более экономичным.