Способ ударно-вращательного бурения и устройство для его осуществления

Способ ударно-вращательного бурения и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистических

Респубпик

< 1943390 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 06. 12. 76 (21) 2427928/22-03 с присоединением заявки М " (23) Приоритет(53)M. Кл.

Е 21 В 4/10

Гоеуаарстееииый квинтет

СССР (53) УДК 622.243. .92.05(088.8) Опубликовано 15. 07.82. Бюллетень М26 ао делам изобретений и еткрытиЯ

Дата опубликования описания 15 . 07 82 (72) Автор изобретения

В.Н. Комаров (71) Заявитель

- (54 ) СПОСОБ УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к ударно-вращательному способу бурения и может быть использовано при бурении скважин различного назначения в твердых породах.

Известен способ бурения скважин, включающий передачу породоразрушающему инструменту периодических ударов перпендикулярно плоскости забоя 1.1).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ ударно-вращательного бурения, включающий передачу постоянной нагрузки на породоразрушающий инструмент и периодических ударов по нему, пер" пендикулярно к плоскости забоя 2) .

Способ осуществляют устройством для ударно-вращательного бурения, включающим породоразрушающий инструмент, связанный с бурильными трубами посредством упорного подшипника, ударник с винтовыми выступами на нижнем торце, ответные винтовые выступы, жестко связанные с породоразрушающим инструментом.

Недостатки этого способа - разрушение породы под действием усилия от крутящего. момента, создаваемого при вращении породо-разрушаемого инструмента происходит менее интенсивно, чем это возможно при динамической нагрузке, создаваемой на инструмент в плоскости забоя; большая мощность при бурении расхо дуется на трение резцов инструмента о породу, в результате чего происходит быстрый износ резцов. Для некоторого снижения сил трения уменьшается частота вращения инструмента,.

Однако это сопряжено с необходимостью больших переделок в конструкции буровых станков, это зачастую неосуществимо.

943390

Цель изобретения - интенсифика" ция разрушения породы и уменьшение износа породораэрушающего инструмента.

Указанная цель достигается тем, что породораэрушающему инструменту передают периодические удары в плоскости забоя.

В устройстве для ударно-вращатепьного бурения ударник и породоразрушающий инструмент выполнены с зубьями для взаимодействия друг с другом, количество взаимодействующих пар которых равно количеству пар взаимодействующих винтовых выступов, причем бурильные трубы связаны ударником посредством шлицевого соединения.

На фиг. l показано устройство для осуществления способа; на фиг. 2 - основные элементы устройства в иэометрии.

Устройство содержит переводник 1, приводимый so вращение бурияьными трубами, связанный со шлицевым переходником 2. С помощью шлицев позволяющих осуществлять в необходимых пределах осевое перемещение, шлицевой переходник 2 соединен с ударником 3. Ударник 3 имеет на ниж-. нем торце один или несколько винтовых выступов 4, направленных по ходу вращения, а на верхнем торце такое же количество зубьев > имеющие боковые поверхности против вращения.

Ударник 3 своими винтовыми выступами свободно опирается на ответные винтовые выступы 6, жестко связанные с породоразрушающим инструментом (на фиг. не показан) посредством колонковой трубы 7. К нижнему концу трубы 8, жестко связанной с поредоразрушающим инструментом крепится на шлицах муфта 9, которая имеет зубья 10 (такое же количество, как и на ударнике 3), располагаемые в исходном положении непосредственно над зубьями 5 ударника 3. На трубу 8 навинчивается стежная гайка

11, являющаяся упором для упорного подшипника 12, через который передается нагрузка на инструмент от переводника l через гайку ll, трубу

8 и колонковую трубу 7.

Возможно в целях повышения энергии удара или бурения колонковых . скважин включение -в состав устройства спиральной пружины между шлице"

В дальнейшем зуб 5 перемещается вниз относительно зуба 10 и в конце падения ударника происходит расцепление зубьев 10 и 5. В период нахож" дения зубьев 10 и 5 в зацеплении ударник передает вращение инструменту. После расцепления зубьев 10 и 5 вращение инструмента прекращается и цикл работы повторяется.

Предлагаемые способ бурения и устройство позволяют существенно повысить механическую скорость бурения и стойкость породоразрушающего В инструмента при колонковом бурении, а также при бурении шарошечными долотами в твердых породах ° Простота реализации, этого способа бурения, путем применения указанного устрой ства существенно расширяет область применения ударно-вращательного бурения и позволяет получить значительный экономический эффект. вым переводником 2 и ударником 3 (на фиг. не показано).

Устройство работает следующим образом.

Переводник 1 вращается от бурильных труб и через шлицевой переходник 2 увлекает во вращение ударник

3. При этом через подшипник 12,-, стежную гайку 11 и трубу 8 на забой

1О передается необходимая нагрузка, а по трубе 8 осуществляется подвод или отвод промывочной жидкости.

В момент начала вращения переводника l, инструмент удерживается

1 от вращения действием реактивного момента. Вследствие этого ударник 3 вращаясь, начинает подниматься по наклонной плоскости, образованной винтовыми выступами 4. При дальнейшем

29 вращении выступ 4 должен сорваться с выступа 6 и нанести удар по инструменту за счет энергии отпадения ударника 3 (или пружины).

При подъеме ударника 3 на высоту

25 выступа 6 происходит и подъем на такую же высоту зуба 5 ударника и благодаря этому Он выходит на уро вень зуба 10 муфты 9, а в момент срыва выступа 4 с выступа 6 происхозо дит соударение зубьев 10 и 5, в результате чего энергия, накопленная при вращении бурового снаряда и ударника, будет передана через муфту 9 .инструменту.

5 943390 6

Формула изобретения ответные винтовые выступы, жестко связанные с породоразрушающим ин1. Способ ударно-вращательного струментом, о т л и ч а ю щ е е с я бурения, включающий передачу посто- тем, что ударник и породоразрушаюянной нагрузки на породоразрушающий S щий инструмент выполнены с зубьями инструмент и периодических ударов для взаимодействия друг с другом, копо нему перпендикулярно к плоскости личество взаимодействующих пар котозабоя, отличающийся тем, рых равно количеству пар взаимодейчто, с целью интенсификации разру-, ствующих винтовых выступов, причем шения породы и уменьшения износа 10 бурильные трубы связаны с ударником породоразрушающего инструмента, по- посредством шлицевого соединения. следнему передают периодические уда- Источники информации, ры в плоскости забоя. принятые во внимание при экспертизе

2. Устройство для ударно-враща- Кутузов В.Н. Взрывное и мехательного бурения, включающее породо- 1 ническое разрушение горных пород. разрушающий инструмент, связанный И., "Недра", 1973, с. 215. с бурильными трубами посредством 2. Авторское свидетельство СССР упорного подшипника, ударник с вин-. У 481692, кл. Е 21 В 4/14, 1972 товыми выступами на переднем торце, (прототип).

943390

Составитель В. Коротков

Техред И. Гергель Корректор А. Ференц

Редактор И, Касарда

Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, В-35, Рауаская наб.,- д. 4/5

Заказ 5060/39 филиал AllO "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4