Пневмоударник для бурения скважин

 

ПНЕВМОУДАРНИК ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН, содержащий кожух, ступенчатый ударник со сквозным осевым каналом, входящие в последний ступенчатую трубку с отверстиями для впуска и выхлопа воздуха и керноприемную трубу с продольньми каналами , выполненными на ее наружной поверхности, и рабочий инструмент, отличающий с я. тем, что, с целью повьшения ударной мощности при возрастании противодавления выхлопного тракта за счет варьирования временем впуска при рабочем ходе ударника, пневмоударник снабжен втулкой, которая установлена с возможностью осевого перемещения между большей ступенью ступенчатой трубки и ударником, причем в средней части втулки вьтолнена проточка , а ударник имеет ограничительный выступ, который размещен в проточке втулки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ИАИР

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(5и Е 21 С 3/24

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЖ (21) 3640244/22-03 (22) 07.06 ° 83 (46) 07.01. 85. Бюл. Ф 1 (72) А.Д. Костылев, В.П. Богинский, Б.Н. Смоляницкий, Ю.Н. Сырямин, Б.Б. Данилов, Д.И. Коган и В.Н. Савельев (71) Институт горного дела Сибирского отделения АН СССР и Специальное конструкторское бюро Всесоюзного промышленного объединения "Союзгеотехника" (53) 624.155.15(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 927998, кл. E 21 С 3/24, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 3444 184, кл. Е 21 С 3/24, 1982 (прототип). (54)(57) ПНЕВМОУДАРНИК ДЛЯ БУРЕНИЯ

СКВАЖИН, содержащий кожух, ступенчатый ударник со сквозным осевым каналом, входящие в последний ступенчатую трубку с отверстиями для впуска и выхлопа воздуха и керноприемную трубу с продольными каналами, выполненными на ее наружной поверхности, и рабочий инструмент, отличающийся. тем, что, с целью повышения ударной мощности при возрастании противодавления выхлопного тракта за счет варьирования временем впуска при рабочем ходе ударника, пневмоударник снабжен втулкой, которая установлена с возможностью осевого перемещения между большей ступенью ступенчатой трубки и ударником, причем в средней части втулки выполнена проточка, а ударник имеет ограничительный выступ, который размещен в проточке втулки.

1133388

Цель изобретения — повышение ударной мощности при возрастании противодавления выхлопного тракта за счет варьирования временем впуска при рабочем ходе ударника.

Эта цель достигается тем, что в пневмоударнике для бурения скважин, содержащем кожух, ступенчатый ударник со сквозным осевым каналом, входящие в последний ступенчатую трубку с отверстиями для впуска и выхлопа воздуха и керноприемную трубу с продольными каналами, выполнен- >5 ными на ее наружной поверхности, и рабочий инструмент, пневмоударник снабжен втулкой, которая установлеИзобретение относится к горной промышленности, в частности к погружным пневмоударникам для бурения скважин, используемых, например, при геологоразведочном бурении. 5

Известен пневмоударник для бурения скважин, содержащий корпус с каналом подвода рабочего агента и ударником, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль осевой ступенчатой трубки с выхлопным окном и выполненным на ее наружной поверхности впускным каналом, и шламотрубопровод (1) .

Недостатком устройства является то, что при увеличении глубины бурения его производительность снижается из-за возрастания противодавления выхлопного тракта, 20

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является пневмоударник для бурения скважин, содержащий кожух, ступенчатый ударник со сквоз- 25 ным осевым каналом, входящие в последний ступенчатую трубку,с отверстиями для впуска и выхлопа воздуха и керноприемную трубу с продольными каналами,.выполненными на ее на- 30 ружной поверхности, и рабочий инструмент j2j .

Недостатком известного пневмоударника для бурения скважин является то, что вследствие выхлопа в полость керноприемной трубы при возрастании противодавления выхлопного тракта (с увеличением глубины бурения) снижается ударная мощность из-за уменьшения среднего давления 40 рабочего агента при рабочем ходе ударника. на с возможностью осевого перемещения между большой ступенью ступенчатой трубки и ударником, причем в средней части втулки выполнена проточка, а ударник имеет ограничительный выступ, который размещен в проточке втулки.

На фиг. 1 показан пневмоударник для бурения скважин при нижнем положении ударника и втулки на фиг. 2— то же, при верхнем положении ударника и втулки (в конце холостого хода), на фиг. 3 — сечение А-А на фиг. 1.

Пневмоударник содержит кожух 1, ударник 2, ступенчатую трубку 3, керноприемную трубу 4, втулку 5.

В носовой части кожуха 1 смонтирован с возможностью осевого перемещения породоразрушающий инструмент

6, имеющий продувочные каналы 7.

Пневмоударник соединен с колонной, состоящей из внешней трубы 8, соединенной с.кожухом 1,, и внутренней трубы 9, соединенной с керноприемной трубой 4. По межтрубному пространству колонны подается сжатый з воздух из магистрали. Носовая часть керноприемной трубы 4 входит в породоразрушающий инструмент 6. В ступенчатой трубке 3 выполнены впускные отверстия 10, сообщающиеся с продольными каналами 11 на наружной поверхности керноприемной трубы 4, и выхлопные отверстия 12, расположенные между каналами керноприемной трубы 4 и проходящие сквозь ее стенки во внутреннюю полость этой же трубы. Ударник 2, ступенчатая трубка 3 и втулка 5 образуют камеру 13 рабочего хода, а те же элементы и кожух 1 образуют камеру

14 холостого хода. На кожух 1 установлен пакер 15, препятствующий попаданию воздуха и шлама в пространство между кожухом 1 и стенками скважины. Ударник 2 имеет ограничительный выступ 16 и цилиндрическую часть 17, взаимодействующую с меньшей ступенью 18 ступенчатой трубки

3. Втулка 5 в средней части имеет проточку 19 и располагается на большой ступени 20 трубки 3.

Работа пневмоударника осуществляется следующим образом.

3 113338

Перед началом холостого хода ударника 2 (фиг. 1, вверх) втулка 5 может находиться в нижнем или верхнем положении (на фиг. f эти положения обозначены соответственно буквами а и О, причем верхнее положение о показано пунктирной .линией). В случае верхнего положения втулки 5 впускное окно 10 остается полностью открытым и воздух из ма- 10 гистрали по межтрубному пространству колонны, каналу 11, через впускное окно 10 попадает в камеру 14 холостого хода. Площадь нижнего торца ударника больше, чем площадь верхнего торца, поэтому ударник

2 начинает двигаться вверх под действием давления на разность этих площадей. Одновременно втулка 5 сдвигается в нижнее положение (внутрь ударника) под действием давления в камере холостого хода

14 на верхний торец втулки 5 ° При .этом камера 13 рабочего хода сообщена через выхлопное окно 12 с атмосферой. После того, как ударник 2 проходит от нижнего положения путь, равный диаметру выхлопных отверстий

12, эти отверстия перекрываются ци- линдрической частью 17 ударника.При этом впускные окна 10 остаются открытыми. Воздух продолжает поступать в камеру 14 холостого хода до тех пор, пока в своем дальнейшем движении вместе с ударником 2 втулка

5 не перекрывает впускные отверстия 10. С этого момента дальнейшее движение ударника вверх осуществляется за счет расширения сжатого воздуха в камере 14 холостого хода. После того, как втулка 5 вместе с ударником 2 проходит над впускными отверстиями 10, происходит одновременное открытие впускных отверстий 10 в камеру 13 рабочего хо-: да и выхлопных отверстий 12 в камеру 14 холостого хода, 3S

Разрушенная порода подхватывается потоком воздуха, поступающим из магистрали через продувочные каналы в зону забоя, и выносится наружу через центральное отверстие керноприемной трубы 4. Пакер 15 препятствует попаданию воздуха из зоны забоя в пространство между кожухом 1 и стенками скважины, тем самым предотвращая оттаивание и обрушение стенок скважины. — При использовании изобретения за счет согласования времени впуска рабочего агента с повышением проИз камеры 14 холостого хода происходит выхлоп, и давление в ней падает. Одновременно воздух через впускное отверстие 1О поступает в камеру 13 рабочего хода и под действием создавшегося в ней давления втулка 5 перемещается в верхнее положение, как бы обгоняя ударник

2, который в это время останавливается под действием воздушного

8 4 буфера в камере 13 рабочего хода.

3то положение пневмоударника изображено на фиг. 3.

Холостой ход ударника 2 закончен, начинается рабочий ход ударника 2 вниз, так как камера 14 холостого хода сообщена через выхлопное окно 12 с атмосферой, а камера 13 рабочего хода сообщена через впускное отверстие 10 с магистралью сжатого воздуха. Втулка 5, находясь в верхнем положении, движется вместе с ударником 2 вниз, так как ее нижний буртик упирается в ограничительный выступ 16 ударника 2. После того как ударник 2 проходит путь,. равный диаметру выхлопных отверстий 12, происходит полное закрытие этих отверстий и вых-, лоп из камеры 14 холостого хода прекращается. При этом впускные отверстия 10 остаются открытыми и впуск воздуха в камеру 13 рабочего хода продолжается до тех пор, пока втулка 5, движущаяся вместе с ударником 2, не перекрывает впускные окна 10. Дальнейшее движение ударника 2 вместе с втулкой 5 осуществляется за счет расширения сжатого воздуха в камере 13 рабочего хода. При дальнейшем движении ударника 2 происходит открытие выхлопных отверстий 12 в камеру 13 рабочего хода и открытие впускных окон

10 в камеру 14 холостого хода. Удар- ник 2 наносит удар по инструменту.

Из камеры 13 рабочего хода происходит выхлоп воздуха. Под действием давления воздуха в камере 14 холостого хода втулка задвигается внутрь ударника до своего крайнего положения. Ударный механизм занимает исходное положение (фиг. 1).

1 133388 тиводавления выхлопа при увеличении глубины бурения возрастает как удар— ная мощность устройства, так и его надежность.

1133388!

133383 и .З

Составитель В. Захаров

Техред M.Ïàðîöàé Корректор Л.- Пилипенко

Редактор 0.: Бугир

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4.Заказ 9935/30 Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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