Способ бурения пород

 

СПОСОБ БУРЕНИЯ ПОРОД, включающий вращение прижатого к забою бурового инструмента, совершаемое при постоянном усилии подачи и приложении виброинерционной нагрузки, отличающий-ся тем, что, с целью повышения скорости бурения и износостойкости бурового ннструмента , осуществляют периодическую остановку вращения бурового инструмента и в момент остановки производят закручивание бурового става в направлении вращения бурового инструмента.

Ф

„„SU„„1113534

СООЭ СаВЕТСЗМХ

С Э

РЕСПУБЛИН зев Е 21 С 3/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф

О

9В

ЪФ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3613582/22-03

{22) 23.05.83 (46) 15.09.84. Бюл. № 34 (72) А. А. Алейников, В. В. Цыбулько, И. И. Сторчак, 1О. А. Петренко и О. В. Гумеров (7l) Донецкий научно-исследовательский угольный институт и Донецкий государственный университет (53) 622.233;б (088.8) (56) I. Иванов К. И. и др. Техника бурения. М., «Недра», 1966, с. 8.

2. Авторское свидетельство СССР № 397641, кл. Е 21 С 5/00, 23.11.71 {прототип) . (54) (5?) СПОСОБ БУРЕНИЯ ПОРОД, включающий вращение прижатого к забою бурового инструмента, совершаемое при постоянном усилии подачи. и приложении виброинерционной нагрузки, отличающий-. ся тем, что, с целью повышения скорости бурения и износостойкости бурового инструмента, осуществляют периодическую остановку вращения бурового инструмента и в момент остановки производят закручивание бурового става в направлении вращения бурового инструмента.. И зобретение относится к горному делу, а Мменно к способу бурения крепких горных пород, преимущественно при проведении скважин. . Известен способ вращательного бурения, при котором к буровому инструменту прикладывают постоянный крутящий момент н постоянное усилие подачи (I J.

Однако данный способ применим в основном для бурения пород малой крепости.

Для бурения более крепких пород необходимо прикладывать очень большое усилие подачи, что не всегда оказывается возможным. При этом бурение сопровождается интенсивным износом бурового инструмента, Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ бурения пород, включающий вращение прижатого к забою бурового инструмента, совершаемое при постоянном усилии подачи и приложении виброинерцион ной нагрузки (21.

Недостатки известного способа — низкие скорость бурения и износостойкость инструмента.

Целью изобретения является повышеННе скорости бурения и износостойкостн бурового инструмента.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу бурения пород осуществляют периодическую остановку вращения бурового инструмента н в момент остановки производят закручивание бурового става в направлении вращения бурового инструмента.

Бурение пород по предлагаемому способу осуществляют с помощью буровой машины вращательного действия, оснащенной пульсирующей муфтой, которую устанавливают между шпинделем машины н буровыми шта нгами, и виброинерционным механизмом, который устанавливают между штангами и буровым инструментом. Виброннерционный механизм, например магнитострикционный бур, ставят такой, чтобы развиваемая им величина нагрузки была больше величины постоянного усилия подачи, принимающего инструмент к забою., а частота приложения виброинерционной нагрузки была больше частоты пульсаций муфты приблизительно в 5 — l0 раз. При этом частоту пульсаций крутящего момента, передаваемого пульсирующей муфтой, можно определять экспериментально — расчетным путем. Например, вначале определяют глубину внедрения бурового инструмента при одновременном приложении к нему усилия подачи и виброннерционной нагрузки. Для этого инструмент прижимают к поверхности забоя постоянным усилием подачи и включают виброинерционный механизм, Через несколько секунд виброинерционный механизм выключают, одновременно снимают усилие подачи. Инструмент отводят от поверхности забоя. По выемкам верхности забоя постоянным усилием подачи и включают виброинерционный механизм.

Инструмент интенсивно внедряется в породу. Одновременно включают. вращатель буровой машины и закручивают . буровой став (муфта работает в режиме проскальзывания в направлении вращения бурового инструмента, т. е. производят накопление потенциальной энергии вра щающего и омента. Затем пульсирующую муфту включают на передачу вращательного момента н инструмент производит скол породы на глубину его внедрения. Далее инструмент под действием вращающего момента начинает двигаться по поверхности скола породы. Так как величина виброннерционной нагрузки больше величины постоянного усилия подачи, то инструмент при движении по поверхности скола периодически отрывается от поверхности и внедряется в нее. Не достигнув. поверхности забои, так как в этот момент пульсирующую муфту

40 включают на режим проскальзывания, инструмент под действием постоянного усилия подачи н виброинерционной нагрузки вновь интенсивно внедряется в породу, легко раз-. рушая при этом своей кромкой предварительно ослабленную поверхность скола. При этом одновременно с внедрением инструмента в породу производят закручивание бурового става в направлении вращения бурового инструмента. Далее цикл повторяется.

20 образо»)авшимсй на поверхности забоя, определяют глубину внедрения инструмента.

Далее по известному значению диаметра инструмента рассчитывают частоту (К) сколов породы на периферии инструмента за его оборот. Расут проводят по известной формуле К = — — где 0 — диаD метр инструмента, м; à — число, равное

3,14....; h — измеренная глубина внедрения инструмента м; Ч вЂ” угол скола породы (как известно, для крепких пород его величина составляет 25 — 35 град.); Так, например: D =0,1 м, f = 30, h =0,005 м (измеренное), получим К=36. Затем произ водят настройку пульсирующей муфты на режим работы, при котором она за оборот шпинделя буровой машины осуществляет не менее 36 замедлений вращения (режим с проскальзыванием).

Процесс бурения по предлагаемому способу осуществляют следующим образом.

Буровой инструмент прижимают к поТаким образом, бурение пород по предлагаемому способу позволяет снимать струж. ку, равную глубине внедрения бурового инструмента под действием виброннерционной нагрузки в момент остановки инструмента, что увеличивает скорость бурения.

А резкое сокращение пути трения инструмента о забой повышает его износостойкость.