Шнековый бур

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистическия

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 240281 (21) 3257056/22-03 с присоединением заявки ¹вЂ” (51) М. Кл.з

Е 21 В 7/24

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений . и открытий (23) Приоритет)$3)УДК 622,243, .955(088.8) Опубликовано 070383. Бюллетень ¹ 9

Дата опубликования описания 070383

Н. П. Уманчик, К.A. Кузнецов, В. Н. ХоМаро, . Мельников, Я.и. Розин, Д.A. Лебедев и В.Ф..-.Алекс ко

f

Ф «р г

Р

Всесоюзный научно-исследовательский :и проектно- конструкторский институт нефтяного машйиостроения

/ (72) Авторы изобретени я (71) Заявитель (54) ШНЕКОВЫЙ БУР

10 15 Изобретение относится к бурению скважин.

Известны шнековые буры, состоящие иэ долота (обычно режущего типа) и шнековой колонны, которая состоит из отрезков шнеков, соединяемых между собой рс.зьбой или иным типом соединения. Долото присоединяется к нижней части шнековой колонны и приводится во вращение от буровой установки через шнековую кблониу.

От последней осуществляется необходимый нажим на долото для обеспечения требуемых условий разрушения породы долотом. Разрушенная порода поднимается на поверхность по спирали шнеков при их вращении $1).

Однако этот механизм разрушения и выдачи породы на поверхность действует безотказно лишь при соблюдении следующих условий: порода должна относительно легко поддаваться разрушению; частота вращения шнеков должна соответствовать требованиям, необходимым для транспортирования шнеками разрушенной породы от забоя к устью скважины; буровая установка должна развивать достаточно большой крутящий момент для обеспечения интенсивного разрушения и транспортировки породы.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство бурения, включающее пустотелую шнековую трубу, соединенную с переходником, размещенный в нем ударник, наковальню с буровым долотом и опорную трубу. При вращении и осевом нажатии забой скважины разрушается резцами долота по концентрическим окружностям. Поршень ударника наносит в процессе работы удары по наковальне, от которой они передвигаются на буровое долото. Лопасти шнека, образующие винтовую спираль, в процессе работы бура обеспечивают транспортировку разбуренной породы от забоя скважины на поверхность (2).Недостатком данного шнекочого бура является его сложность (применение раздельных породораэрушающих инструментов, применение разного.привода — пневматического и механического для привода ударника и шнека соответственно и пр.) и поэтому недостаточная эффективность его работы.

Указанная цель достигается тем, что в шнековом буре, включающем пу1002499 стотелую трубу, соединенную с переходником, размещенный в нем ударник, наковальню с буровым долотом и опорную трубу, накональня снабжена установленным концентрично oIIopHQA 5 трубе патрубком, на наружной поверхности которого выполнены выступы, на внутренней поверхности ударника также ныполнены выступы с воэможностью их взаимодействия, при этом переходник соединен с верхней частью ударника посредством шлицевого соединения, На фиг. 1 изображен предлагаемый бур; на фиг ° 2 - разрез A-A на фиг.1; на фиг. 3 — нид Б на фиг. 1.

Устройство (фиг. 1) состоит из пустотелой шнековой трубы 1, соединенной с основной шнековой колонной через переходник 2, имеющий на верх- . нем конце стандартный соединительный элемент 3. К нижней части переходника 2 крепится на резьбу опорная труба 4, а на боковой его поверхности сделаны шлицевые пазы 5 (фиг. 2), через которые с помощью ответных выступов или через подшипники качения б (фиг. 1 и 2) осуществляется подвижное (шлицевое)соединение переходника 2 с ударником 7, которое передает вращение от шнеко- ЗО вой трубы 1 и позволяет ему при этом перемещаться вдоль оси шнекового бура.

На нижней торцовой части ударника

7 имеется один или несколько винтовых 35 выступов 8,имеющих наклонные поверхности вверх по ходу вращения. На внутренней стенке ударника 7 закреплены "сухари" 9 (соответственно количеству винтовых выступов). Вин- 4О тоные выступы 8 ударника 7 опираются на ответные выступы 10 наковальни 11. Последняя соединяется с патрубком 12, имеющим "сухари" 13.

Винтовые выступы 8 и 10 вместе с 41

"сухарями" 9 и 13 образуют кулачковую систему, взаимодействие которой описано ниже.

На нижнюю часть наковальни 11 закрепляется буровое долото 14, во внутренней части наковальни 11 имеется подшипниковый узел 15, через который наковальня 11 соединяется с опорной трубой 4.

Процесс бурения осуществляется следующим образом.

ЧеРез шнековую трубу 1 от буровой установки приводится во вращение переходник 2 и соединенные с ним опорная труба 4 и ударник 7. В исходном положении ударник 7 находит- 6О ся в нижнем положении, когда винтовые выступы ударника 7 и наковальни

11 находятся в сомкнутом положении, и их торцоные поверхности соприкасаются на всем протяжении ° 65

В связи с тем, что наковальня

11 удерживается от вращения долотом

14, а ударник 7 вращается, происходит подъем ударника по винтовому выступу, а затем соскальзывание

его с этого выступа и падение на наковальню 11. При этом по наковальне (« долоту) наносится удар, энергия которого определяется массой ударника и высотой винтового выступа.

При подъеме ударника 7 по винтовому выступу вместе с ним поднимается и "сухарь" 9, который к концу подъема выходит на уровень "сухаря"

13 (фиг.. 3), и н момент соскакинания ударника с выступа 10 происходит соприкосновение "сухаря" 9 с сухарем 13 и совместное их вращение н течение нсего периода падения ударника, н конце которого происходит расцепление "сухаря". 9 и "сухаря" 13, после чего снова начинается подъем ударника.

Таким образом, при нращении шнекового бура происходит постоянное вращение шнековой трубы 1, обеспечивающее вынос ныбуренной породы; интеьсинное внедрение резцов долота

14 под совместным воздейстнием усилия подачи (нажима) на долото через опорную трубу 4 и подшипниковый узел

15, а также ударов, создаваемых ударником 7; прерывистое вращение долота 14 под воздействием боковых ударов, обеспечивающее разрушение породы на забое на участке перемещения .Резцов долота.

Вращение шнековой трубы 1 осуществляется со значительной скоростью, оптимальной для обеспечения выноса выбуренной породы, а работа буровой коронки осуществляется в режиме, обеспечивающем интенсивное разрушение породы и подачи ее к шнековому транспортеру (вданливание резцов долота в породу под совместным воздействием усилия подачи и ударной нагрузки, а также скалывание породы под воздействием боковых ударов).

Совместное действие системы разрушения породы и системы выноса породы на поверхность, объединенные в едином конструктивном решении, обеспечивают высокую производительность бурения в твердых породах.

Формула изобретения.

Шнековый бур, включающий пустотелую шнековую трубу, соединенную с переходником, размещенный в нем ударник, наковальню с буроным долотом и опорную трубу, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью уменьшения энергоемкости, наковальня снабжена установленным концентрично опор1002499 ной трубе патрубком, на наружной поверхности которого выполнены выступы, на внутренней поверхности ударника также выполнены выступы с возможностью их взаимодействия, при этом переходник соединен с верхней частьв ударника посредством шлицевого соединения.

Источники инфорл;лцин, принятые во внимание при экспертизе

1. Башкатов Д.Н. и др. Вращательное и шнековое бурени геок.огоразве- дочных скважин. М., "Недра", 1968; с. 64, рис. 20.

2. Патент США Р 3219131, кл. 175-92, опублик. 1965 (прототип).