Устройство для ударно-вращательного бурения

Устройство для ударно-вращательного бурения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится оК бурению скважин и м.б. использовано при бурении скважин большого диаметра в твердых и мерзлых породах при сооружении фундаментов. Цель - снижение энергозатрат и улучшение очистки скважины. В цилиндрическом корпусе (К) устройства, имеющем уплотнительные пояса, соосно ему размещена центральная труба (ЦТ) с опорным блоком. В К с зазором и на ЦТ с возможностью осевого перемещения установлен ударник с механизмами поворота и удара. Нижней частью К жестко связан с наковальней, кинематически связанной с ударником и жестко - с буровым долотом и одним к онцом ЦТ. На опорном блоке закреплен полый переходник (П), имеющий сообщенные между собой радиальные и продольные каналы, установленный над ударником соосно с ЦТ и соединенный с механизмом. При этом К уплотнен относительно П, а другой конец ЦТ свободно установлен в П. Наковальня выполнена с продольными каналами, гидравлически связанными через зазор между К и ударником с каналами П, и с центральным отверстием, которое ЦТ связано с внутренней полостью П. Вращаясь, ударник поднимается по наклонной плоскости выступа г наковальни и ударяет по наковальне с долотом. Вращение от ударника передается долоту до момента , когда ударник окажется в нижнем положении и долото повернется на некоторый угол, производя интенсивное разрушение породы. 1 ил. 2 « (Л й сь со i СП

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 469145 (51)4 Е 21 D 1/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4204819/23-03 (22) 05.03.87 (46) 30.03.89. Бюп. В 12 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения (72) С.П.Мельников, В.Н.Комаров, М.М.Розин, Л.П.Андреев,В.Н.Терентьев и Ю.А.Мовчан (53) 622.243.955(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1002499, кл, Е 21 В 7/24, 198 1.

Авторское свидетельство СССР

М 1078017, кл. E 21 В 7/24, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ (57) Изобретение относится,.к бурению скважин и м.б. использовано при бурении скважин большого диаметра в твердых и мерзлых породах при сооружении фундаментов. Цель — снижение энергозатрат и улучшение очистки скважины. В цилиндрическом корпусе (К) устройства, имеющем уплотнительные пояса, соосно ему размещена центральная труба (ЦТ) с опорным блоком.

В К с зазором и на ЦТ с возможностью

Изобретение относится к бурению скважин и может найти применение при бурении скважин большого диаметра в твердых и мерзлых породах при сооружении фундаментов, при бурении сква- жин большого диаметра,при разведке в многолетней мерзлоте россыпных месторождений различных полезных ископаемых, при бурении нефтяных и газовых скважин в крепких породах, при буреосевого перемещения установлен ударник с механизмами поворота и удара.

Нижней частью К жестко связан с наковальней, кинематически связанной с ударником и жестко — с буровым долотом и одним концом ЦТ. На опорном блоке закреплен полый переходник (П), имеющий сообщенные между собой радиальные и продольные каналы, установленный над ударником соосно с ЦТ и соединенный с механизмом. При этом

К уплотнен относительно П, а другой конец ЦТ свободно установлен в П.

Наковальня выполнена с продольными каналами, гидравлически связанными через зазор между К и ударником с сО каналами П, и с центральным отвер- . стием, которое ЦТ связано с внутренней полостью П. Вращаясь, ударник поднимается по наклонной плоскости выступа r" наковальни и ударяет по наковальне с долотом. Вращение от

)ни ударника передается долоту до момента, когда ударник окажется в нижнем положении и долото повернется на не- ©1 который угол, производя интенсивное С© разрушение породы. 1 ил.

Ъ нии скважин большого диаметра для добычи подземных вод, при бурении геологоразведочных скважин в твердых породах с гидро- или пневмотранспортом выбуренной породы, Целью изобретения является снижение энергозатрат и улучшение очистки скважины.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство для ударно1469145 вращательного бурения, продольный разрез.

Устройство, опускаемое в скважину на колонне двойных бурильных труб 1, включает в себя присоединяемые к трубам 1 полый переходник 2 с ведущей частью 30,шлицевой механизм 4 поворота и массивный ударник 5, npucno-

t собленный к взаимодействию с нако- 1р вальней 6 с помощью кулачкового механизма 7 удара, и оснащен винтовым выступом 8 а наковальня 6 — ответJ ным выступом ъ . Ударник имеет также выступы, которые взаимодействуют с ответными выступами о на верхней части наковальни 6. Шлицевой механизм

4 поворота и кулачковый механизм 7 удара ударника и наковальни образуют ударно-поворотный механизм. Нако- 20 вальня 6 жестко скреплена с долотом

8 и является ведомой частью. Через ударник 5 проходит центральная труба

9, жестко скрепленная с наковальней своим нижним концом и свободно вве- 25 денная в канал переходника 2 своим верхним концом, причем наружная поверхность центральной трубы 9 уплотнена относительно внутренней поверхности канала переходника 2. Передача 30 осевой нагрузки на буровое долото 8 осуществлена через колонну двойных труб 1, переходник 2, опорный блок

10, центральную трубу 9 и наковальню 6, скрепленную с буровым долотом

8. В переходнике 2 выполнены продольные и сообщенные:с ними радиальные каналы 11, которые, в свою очередь, сообщены с кольцевым пространСТВОм двойной бурильнОй колонны 1 ° 4p

В наковальне 6 выполнена серия продольных каналов 12. Устройство имеет цилиндрический корпус 13, скрепленный, например, резьбой 14, с наковальней

6. Верхняя часть корпуса 13 уплотнена 45 уплотиительным кольцом 15 относительно переходника 2. Наружная часть корпуса 13 на нижнем его конце оснащена уплотнительными поясами 16. Выходные отверстия продольных каналов

12 расположены под самым нижним иэ уплотняющих поясов 16.

Каналы 11 и 12 сообщены между собой через зазор 17, образованный между наружной поверхностью ударника 5 и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 13, Устройство работает следующим образом.

В начальный момент вращения колонны двойных бурильных труб 1 начинают вращаться с постоянной скоростью связанные с трубами узлы бура, переходник 2 с ведущей частью 3, от которой через шлицевой механизм 4 поворота вращение передается на ударник 5 ° Наковальня 6 и жестко связанные с ней буровое долото 8 и корпус 13 в этот момент вращаться не будут, так как удерживаются силами трения и кинематически не связаны с вращающимися узлами. Вследствие этого винтовой выступ ь ударника 5 начнет передвигаться по ответному выступу наковальни

6 и подниматься вверх по наклонной плоскости выступа ъ . Одновременно будет. подниматься и выступ а ударника .5 и в момент, когда ударник поднимается на высоту выступа, выступ б войдет на уровень верхней части наковальни 6, оснащенной ответными выступами О,. которыми она войдет в зацепление с выступами . В этот момент выступ О сорвется с края выступа ъ и ударник 5 всей своей массой нанесет удар по наковальне 6 бура с буровым долотом 8. В течение свободного падения выступы б ударника 5 и а верхней части наковальни 6 будут находиться в зацеплении и следовательно, вращение от ударника 5 будет передаваться наковальне и вместе с ней буровому долоту 8 вплоть до того момента, когда ударник 5 окажется в нижнем положении и произойдет расцепление выступов б и а . После этого процесс будет повторяться. Таким образом, в результате вращения бурильной колонны по наковальне с долотом 8 будут наноситься периодические удары и будет прерывисто проворачиваться:перед каждым ударом на некоторый угол, производя при этом интенсивное разрушение породы. Сжатый воздух, подаваемый в межтрубное пространство бурильной колонны с поверхности, пройдет по каналам 11 в зазор 17 и далее пройдет через каналы 12 в призабойную зону скважины. Благодаря наличию на корпусе 13 одного или нескольких уплотнительных поясов 16 воздух направится к забою, где произведет охлаждение долота и очистку забоя и по отверстию в наковальне 6 и внутреннему каналу центральной трубы 9 вынесет шлам в бурильные трубы 1 и далее на

Составитель В.Чуносов

ТехредМ.Ходанич о P еда к т ор Ю. С ер еда

Корректор С. Черни;

Заказ 1334/36 Тираж 449 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Гагарина,101

5 14691 поверхность, где он может собираться известными устройствами типа шламоуловителей.

Формула изобретения

Устройство для ударно-вращательно" го бурения, включающее цилиндрический корпус, размещенную в корпусе соосно ему центральную трубу с опорным 1р блоком, установленный в корпусе с зазором и на центральной трубе с воэможностью осевого перемещения ударник с механизмами поворота и удара, кинематически связанную с ударником на" ковальню с центральным отверстием и жестко связанное с наковальней буровое долото, о т л и ч а ю m; е е с я тем, что, с целью снижения энерго.— затрат и улучшения очистки скважины, 20 оно снабжено полым переходником, 45 6 имеющим сообщенные между собой радиальные и продольные каналы, который закреплен на опорном блоке, установлен над ударником соосно с центральной трубой и соединен с механиз,мом поворота, а корпус нижней частью жестко связан с наковальней имеет уплотнительные пояса на наружной боковой поверхности и уплотнен относительно переходника, при этом центральная труба одним концом жестко связана с наковальней, а другим сво" бодно установлена в переходнике, причем наковальня выполнена с продольными каналами, гидравлически связанными через зазор между корпусом и ударником с каналами переходника, а через центральное отверстие наковальни и центральную трубу с внутренней полостью переходника.