Расширитель скважин

 

1. РАСШИРИТЕЛЬ СКВАЖИН, включающий ударный узел в виде соосных центрального и периферийного ударников с породоразрушающими элементами , крышкой периферийного ударника , полостями рабочего и холостого ходов, распределитель ный блок с воздухоподводящей трубкой и клапанным распределителем с толкателем , направляющую буксу и упругий элемент, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения ударной мощности и надежности конструкции при бурении нисходящих скважин. ударники образованы коаксиальной .парой, причем в периферийном ударнике выполнена выточка, а в центральном - бурт, при этом последний и упругий элемент размещены в выточке периферийного ударника, а полость рабочего хода - между буртсял центрального и крышкой периферийного ударников. 2,Расширитель по п. 1, о т л ичающ1 йся тем, что ударный узел снабжен манжетой-клапаном, ко-торая образует полость рабочего хода , причем в последней размещен толкатель клапанного распределителя с возможностью соприкосновения с буртом центрального ударника. 3.Расширитель по пп. 1 и 2, (Л 6тличающийся тем, что распределительный блок снабжен с эластичной муфтой, которая установлена между крышкой периферийного .ударника и воздухоподводя;щей трубкой , причем в направлякмцей буксе выполнена полость, а воздухоподводящая трубка заглушена в. Торцовой части, которая размещена вполости со буксы. tvD (Ж) ND

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (21) 3403792/22-03 (22) 01.03.82 (46) 30.07.83. Вюл. еР 28 (72) Ж.Р. Мухин, В.Н. Власов и Б.Г. Трегубов (71) Институт горного дела Сибирс- кого отделения АН СССР (53) 622.233.05 ° 77(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 241164, кл. Е 21 В 7/28, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

9 899893, кл. Е 21 С 3/24, 1979 (прототип). (54) (57) 1. РАСШИРИТЕЛЬ СКВАЖИН., включающий ударный узел в виде соосных центрального и периферийного ударников с породоразрушающими элементами, крышкой периферийного ударника, полостями рабочего и холостого ходов, распределительный блок с воздухонодводящей трубкой и клапанным распределителем с толкате лем, направляющую буксу и упругий элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения ударной ьющности и надежности конструкции при бурении нисходящих скважин, „.SU„„1032182 A

У59 Е 21 С 3/24; Е 21 В 7/28 ударники образованы коаксиальной .парой, причем в периферийном ударнике выполнена выточка, а в центральном - бурт, при этом последний и упругий элемент размещены в выточке периферийного ударника, а полость рабочего хода - между буртом центрального и крышкой перифе.рийного ударников.

2 ° Расширитель по п. 1,: о т л ич а ю щ И и с я тем, что ударный узел снабжен манжетой-клапаном, ко торая образует полость рабочего хода, причем в последней размещен толкатель клапанного распределителя с возможностью соприкосновения с буртом центрального ударника.

3. Расширитель по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что распределительный блок снабжен эластичной муфтой, которая установлена между крышкой периферийного ,ударника и воздухоподводящей трубкой, причем в направляющей буксе выполнена полость, а воздухоподводящая трубка заглушена в торцовой части, которая размещена в полости буксы.

1032182

25 поверхностей, например четырехгранника. Внутри периферийного ударника 1 размещен центральный ударник б с породоразрушающими элементами

2, в нижней части выполненный с выступами 7, входящими в прорези 8, 35 выполненные в периферийном ударнике 1,,а в верхней части выполйенный

ro ударника 1 установлены пружины

4Q 10, а между буртом 9 и крыакой 3 помещена манжета-клапан 11, перио дически герметизирующая камеру

12 рабочего хода, сообщенную через клапанный распределитель 13, размещенный в выборке крышки 3, центральный канал 14 и воздухоподводящую трубку 15 с источником энергоносителя посредством буровых штанг

16. Клапанный распределитель 13 имеет возможность контактирования с буртом 9 центрального ударника б с помощью толкателя .17. Воздухоподводящая трубка, заглушенная сверху в торцовой части, имеет радиальные окна 18 и установлена в крышке 3 посредством эластичной

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к пневмоударным устройствам для расширения скважин или образования скважин большого диаметра.

Известен расширитель сква>хин, включающий ударный узел с камерами рабочего и холостого ходов, корпус-ударник с породоразрушающими элементами и распределительный блок Г1Д.

Недостатком данного расширителя является то, что при увеличении площади .расширения снижается мощность устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является расширитель скважин, включающий ударный узел в виде соосных центрального и периферийного ударников с породоразрушающими элементами, крышкой периферийного ударника, полостями рабочего и холостого ходов, распределительный блок с воздухопод» водящей трубкой и клапанным распределителем с толкателем, направляющую буксу и упругий элемент (2 .

Недостатком известного расширителя является то, что ударное воздействие на горную породу производится ступенчато установленными ударниками и при увеличении площа.ди забоя вследствие значительной нагрузки на толкатель снижается как мощность ударного воздействия, так и надежность конструкции.

Цель изобретения — повышение ударной мощности и надежности конст рукции при бурении нисходящих скважин.

Указанная цель достигается тем, что в расширителе скважин, включающем ударный узел в виде соосных центрального и периферийного ударников с породоразрушающими элементами, крышкой периферийного ударника, полостями рабочего и.холостого ходов, распределительный блок с воздухоподводящей трубкой и клапанным распределителем с толкателем, направляющую буксу и упругий элемент, ударники образованы коаксиальной парой, причем в периферийном ударнике выполнена выточка, а в центральном " бурт, при этом последний и упругий элемент размещены в выточке периферийного ударника, а полость рабочего хода — между буртом центрального и крышкой периферийного ударников.

Ударный узел снабжен манжетойклапаном, которая образует полость рабочего хода, причем в последней размещен толкатель клапанного распределителя с возможностью соприкосновения с буртом центрального ударника. 6

Распределительный блок снабжен эластичной муфтой, которая установлена между крышкой периферийного ударника и воздухоподводящей трубкой, причем в направляющей буксе выполнена полость, а воздухоподводящая трубка заглушена в торцовой части, которая размещена в полости буксы.

На фиг. 1 показан расширитель скважин в момент начала впуска энергоносителя в полость рабочего хода, осевой разрез на фиг. 2то же, в момент выхлопа энергоносителя из полости рабочего хода; на фиг. 3 — то же, вид со стороны породоразрушающих элементов.

Расширитель скважин состоит из периферийного ударника 1, оснащенного с рабочей стороны породоразрушающими элементами 2 и с помощью крышки 3 и тел 4 качения подвижно установленного в направляющей буксе 5. Тела 4 качения помещены в продольных пазах, противоположно выполненных в крышке 3 периферийного ударника и в направляющей буксе 5. Крышка 3 может также подвижно соединяться с направляющей буксой 5 посредством граненных с круговым буртом 9. Между буртом

9 и внутренним yñòóïîì периферийномуфты 19, обеспечивающей возможность радиального люфта. Верхняя заглушенная часть воздухоподводящей трубки 15 (золотника) входит в центральный канал 14 направляющей буксы 5, в которой выполнена полость 20 так, что при рабочем положении буксы относительно периферийного ударника 1, трубка 15 сообщена с подводящим"каналом, а при

1032182 крайне нижнем положении — разобщена. Верхняя кромка полости 20 расположена так, что при крайне верхнем положений периферийного ударника 1 относительно направляющей буксы 5 ее центральный канал 14 5 перекрывается заглушенной частью трубки. Крышка 3 периферийного ударника 1 удерживается в направляющей буксе 5 с помощью гайки 21.

Периферийный 1 и центральный б f0 ударники с камерой 12 рабочего и полостью 22 холостого ходов, выполненных в виде коаксиальной пары, образуют ударный узел, причем полость 22 холостого хода образована 5 выточкой 23 в периферийном ударнике. Клапанный распределитель 13 с толкателем 17 и воздухоподводящей трубкой 15 (золотником) образуют распределительный блок расширителя скважин.

Расширитель скважин работает следующим образом.

Над пробуренной (передовой) скважиной монтируют. устройство для вращательного бурения скважин . одного из известных тинов, подбор которого производят исходя из достаточной грузоподъемности его лебедки, обеспечивающей спуско-подъемныл операции с буровым ставом с подсоединенным к нему расширителем скважин, после чего приступают к разбурнванию скважины до заданного диамет ра.

При опускании расширителя на забой 35 его узлы и детали занимают положение, показанное на фиг. 1. При этом периферийный ударник 1 своими породоразрушающими элементами 2 упирается на забой, этот упор передается на 40 крышку 3, направляющая букса 5, испытывая осевое давление со стороны става буровых штанг -16, продвинута относительно крышки 3 вниз, трубка 15 продвинута по центральному каналу 14 45 соответственно вверх и радиальные окна 18 в трубке золотника находят-. ся в полости 20, благодаря чему образуется проход по центральному каналу 14 для энергоносителя, например сжатого воздуха, к. клапанному распределителю 13. Центральный ударник 6 под действием пружин 10 приподнят относительно периферийного ударника

1, благодаря чему бурт 9 прижат .к манжете-клапану 11 и герметиэирует камеру 12 рабочего хода, в которую .через открытый толкателем 17 клапанный распределитель 13 начинает .поступать сжатый воздух. Развиваемое в камере 12 рабочего хода давле- 60. ние воздействует как на крышку 3, поднимая ее вместе с периферийнйм ударником 1, так и на круговой бурт 9, а с ним и на центральный ударник 6, который, преодолевая 65 сопротивление пружин 10, двигается. вниз и наносит удар по забою породо разрушающими элементами 2. Периферийный ударник 1> поднимаясь, открывает манжету-клапан 11 от кругового бурта 9, камера 12 рабочего хода разгерметизируется и находящийся в ней сжатый воздух выхлопывается через прорези 8, что способствует очищению забоя от буровой мелочи.

Длина толкателя 17 регулируется так, что при опускании центрального ударника б толкатель отрывается от клапанного распределителя 13 и ,последний под действием своей пружины перекрывает доступ сжатого воздуха в полость рабочего хода еще до качала ее разгерметизации. Это позволяет иснользовать энергию расширения сжатого воздуха, находящегося в полости рабочего хода, на совершение полезной работы. После разгерметизации камеры 12 рабочего

-хода и резкого падения давления сжа- . того воздуха в ней периферийный удар{ник 1 под воздействием собственной массы, а также и массы соединенной с ним крышки 3 начинает ускоренно двигаться вниз, наносит по забою удар породоразрушающими элементами 2 и разрушает его, а центральный удар" ник б под.воздействием сжатых пружин

10 поднимается вверх, поджимается своим круговым буртом 9 к манжетеклапану 11, которая вновь гермети.зирует камеру 12 рабочего хода, после чего толкатель 17 открывает клапанный распределитель 13, в камеру

12 рабочего хода поступает сжатый воздух, и цикл повторяется.

Кроме того, воздухоподводящая трубка 15 (эолотник) выполняет meдующие функции: при исчезновении сопротивления на забое невыключенное находящееся в работе устройство могло бы оказать вредные динамические воздействия на буровой .став, однако в таком случае крышка 3, продвигаясь относительно направляющей буксы 5.вверх, поднимает трубку 15, которая своей заглушенной частью входит в центральный канал 14 и прекращает доступ сжатого воздуха в устройство, при совершении спуско-подъемных операций устройство автоматически отключается, так как, находясь на весу, перемещается крышка 3 и трубка 15 опускается -по центральному каналу 14, при этом радиальные окна 18 выходят эа, пределы полости 20 и доступ воздуха .в устройство также прекращается.

При использовании изобретения кроме повышения ударной мощности и надежности конструкции возможно снизить непроизводительные утечки энергоносителя, что приводит к повышению экономичности устройства.

1032182

1032182

1032182

ФЮВ. Я

Составитель fO. Стрелов

Техред Л.ПЕкарь Корректор Г.Огар

Редактор Ю. Ковач

Заказ 5358/39 . Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4