Источник: Сборник научных трудов студентов - 2010 / Материалы Х Всеукраинской научно-технической конференции студентов. - Донецьк, ДонНТУ - 2010, с. 23-23.
При бурінні свердловин традиційно застосовуються гідроударники одинарної дії з прямим активним ходом бойка. Але вони мають значно нижчі параметри, ніж гідроударники подвійної дії, які досить гарно зарекомендували себе при бурінні свердловин в нескельних породах на шельфі.Для буріння геологорозвідувальних, технічних або дегазаційних свердловин в составі гідроударника повинен бути вузол, який дозволяє здійснювати промивання свердловини без включення гідроударника в роботу. В цьому напрямку і проводилося вдосконалення конструктивної схеми гідроударника подвійної дії з діфференційним поршнем, схема якого показана на рис.1
Рисунок 1 – Схема вдосконаленого гідроударника
До складу гідроударника входить розподільний перехідник 1 з впускним отвором 2 та випускним отвором 3. Розподільний перехідник 1 з’єднаний корпусом 4 з верхнім та нижнім ковадлами 5 і 6, а кожухом 7 – з нижнім ковадлом 6. До розподільного перехідника 1 приєднана клапанна коробка 8 з циліндром 9. В клапанній коробці 8 також розміщений впускний клапан 10. Всередині циліндра 9 розміщений поршень 11, в осьовій проточці якого встановлений випускний клапан 12 з пружиною 13, з’єднаний з впускним клапаном 10 штовхачем 14. Поршень 11 з’єднаний з бойком 15, в нижній частині якого виконано шток 16, встановлений в нижньому ковадлі 6, в якому виконані радіальний і осьовий канали 17 і 18, з’єднані з зазором між корпусом 4 і кожухом 7. Над розподільним перехідником 1 розташований перехідник 19 з повздовжніми пазами 20 і уступом 21. В перехіднику 1 установлений шток 22 з кулачками 23, розміщеними в пазах 20, і каналом 24. В нижній частині штока 22 виконана пробка 25, яка вставлена в перепускний отвір 26 в розподільному перехіднику 1, з’єднаний з випускним отвором 3.
Гідроударник працює таким чином. Він включається до складу бурового снаряду, де встановлюється над долотом або колонковим набором (не показані), і спускається в свердловину, при цьому під дією власної ваги гідроударника, шток 22 займає верхнє положення відносно перехідника 19. При цьому рідина рухається від джерела тиску і через канал 24 в штоку 22 проходить в перепускний отвір 26 в розподільному перехіднику 1, далі через випускний отвір 3 виходить до кільцевого зазору між корпусом 4 та кожухом 7, а потім через радіальний і осьовий канали 17 і 18 в нижньому ковадлі 6 рідина проходить на вибій свердловини. Після встановлення бурового снаряду на вибій, під дією осьового навантаження шток 22 займає нижнє положення відносно перехідника 19. При цьому пробка 25, виконана в нижній частині штока 22, перекриває перепускний отвір 26 в розподільному перехіднику 1. Рух рідини у гідроударнику змінюється, і він включається в роботу. Рідина рухається від джерела тиску і через канал 24 в штоку 22 проходить в впускний отвір 2 і далі через кільцевий зазор між корпусом 4 та циліндром 9 проходить до порожнини циліндра 9 під поршень 11. При цьому впускний клапан 10 закритий, а випускний клапан 12 відкритий. Під дією тиску рідини у підпоршневій порожнині циліндра 9 поршень 11 починає рухатись вгору, при цьому випускний клапан 12 штовхачем 14 спирається у впускний клапан 10 і залишається на місці, що приводить до стискання пружини 13. Рідина з надпоршневої порожнини циліндру 9 через вихлопні канали клапанної коробки 8 проходить через випускний отвір 3 до кільцевого зазору між корпусом 4 та кожухом 7, а потім радіальний і осьовий канали 17 і 18 в нижньому ковадлі 6 рідина проходить на вибій свердловини. Поршень 11 продовжує свій рух і наносить удар по випускному клапану 12. При цьому, за рахунок енергії удару і під дією зусилля пружини 13, яке передається штовхачем 14, впускний клапан 10 відкривається. Поршень 11 продовжує свій рух за інерцією, а випускний клапан 12 під дією пружини 13 перекриває вихлопні канали в клапанній коробці 8. Бойок 15, який з’єднаний з поршнем 11, рухається разом з ним і наносить удар по верхньому ковадлу 5. Тиск у надпоршневій та підпоршневих порожнинах циліндру 9 стає однаковим, але, за рахунок того, що площа поршня 11 зверху більша ніж його площа знизу на величину площі штоку 16, то виникає сила, яка примушує поршень 11 рухатись вниз. При цьому рідина проходить до надпоршневої порожнини циліндру 9 через відкритий впускний клапан 10 і канали в випускному клапані 12. Поршень 11 рухається вниз, а випускний клапан 12 залишається закритим до того часу, коли поршень 11 нанесе удар по виступу в його нижній частині. Тоді випускний клапан 12 відірветься від клапанної коробки 8 і стане рухатись вниз. При цьому впускний клапан 10 закривається. Поршень 11 продовжує свій рух за інерцією, і бойок 15 наносить удар по нижньому ковадлу 6. Енергія удару передається на вибій і руйнує породу. Далі цикл роботи гідроударника повторюється.
При бурінні осьове навантаження передається через шток 22 і кулачки 23 на уступ 21, а далі через корпус 7 та нижнє ковадло 6 – на вибій свердловини. Обертальний момент передається від штока 22 через кулачки 23, вставлені в пази 20, на перехідник 19, а далі через корпус 7 та нижнє ковадло 6 – на вибій свердловини.