Источник: Предупреждение и ликвидация аварий и осложнений в бурении / Материали II студенческой научно - технической конференции « Форум студентов - буровиков ». - Донецьк, ДонНТУ - 2011
В настоящее время проблема ликвидации аварий стоит довольно остро, поскольку условия бурения геологоразведочных скважин всё более усложняются. Для ликвидации прихватов инструмента используют различные гидроударные механизмы, которые при помощи ударов или вибрации освобождают прихваченный инструмент. На кафедре ТТГР ДонНТУ была предложена конструкция гидроударника для ликвидации прихватов, отличающегося, по сравнению с аналогами, меньшими потерями энергии при перестановке клапанов и на свободном ходе (рис. 1).
Гидроударник работает следующим образом. В исходном положении боек находится в крайнем нижнем положении. Рабочая жидкость поступает под поршень, и боек начинает движение вверх. При этом жидкость из надпоршневой полости цилиндра вытесняется в скважину. Выпускной клапан движется вверх совместно с бойком до взаимодействия с седлом на внутрен-ней поверхности впускного клапана, перекрывая в нём выхлопной канал. За счёт взаимодействия с выпускным клапаном впускной клапан отрывается от верхней части цилиндра. В образовавшийся зазор между верхней частью цилиндра и впускным клапаном поступает жидкость из полости высокого давления. Клапаны совместно перемещаются вверх на величину хода впускного клапана, сжимая пружину. Благодаря тому, что площадь тарелки впускного клапана практически равна площади уплотнения, то для его открытия и перемещения вверх требуется небольшая сила, достаточная для сжатия пружины. Боек наносит удар по верхней наковальне.
После того как клапаны переместились вверх, жидкость поступает как под поршень, так и в надпоршневую полость цилиндра. За счет того, что рабочая площадь поршня сверху больше чем снизу, то боек начинает движение вниз. При этом клапаны удерживаются в верхнем положении за счет давления жидкости. После того как боек захватит хвостовик выпускного клапана и оторвет его от впускного клапана, открывается выхлопной канал и давление в системе падает. Боек проходит оставшееся расстояние до нижней наковальни по инерции и наносит по ней удар. Выпускной клапан возвращается в нижнее положение, а впускной клапан перемещается пружиной вниз до взаимодействия с верхней частью цилиндра. Поступление жидкости в полость над поршнем прекращается, и рабочий цикл повторя-ется.
Преимущества разрабатываемого устройства:
– снижение потерь скорости бойка на свободном ходе при перестановке клапанов, как за счет уменьшения величины свободного хода, так и за счёт снижения гидравлического сопротивления клапанной группы, так как площадь впускного клапана не зависит от соотношения площадей поршня и штока и может быть равна площади цилиндра.
– повышение надежности работы гидроударника за счет облегчения его запуска, так как гидравлическая перестановка клапанов не требует совместного перемещения бойка и клапанов.