Шнековый бур для колонкового ударно-вращательного бурения

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) )) 4 Е 21 В 7/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3781463/22-03 (22) 16.08.84 (46) 30.03.86. Бюл. Р 12 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения (72) В Н.Комаров, С.П.Мельников, М.M.Розин, Л.П.Андреев, В.Н.Ермолаев, В.Ф.Алексиков и M.Н.Проскурников (53) 622.243.955(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1109519, кл. E 21 D 1/06, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Р 1078017, кл. Е 21 В 7/24, 1982. (54)(57) ШНЕКОВЫЙ БУР ДЛЯ КОЛОНКОВОГО УДАРНО-ВРАЦАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ,включающий привод вращения, шнековую трубу с размещенным в ней ударником с наковальней, соединенную с буровой колонной и колонковой. трубой с буровой коронкой на конце, клиновой механизм для подрезки керна с направляющими и размещенными в них взаимодействующими с клиньями резцами, механизм для слома керна со спиральной направляющей и установленной в ней креноломной плашкой с возможностью перемещения и фиксации с клиньями механизма для подрезки, о т— л и .ч а ю шийся тем, что; с целью повьппения надежности работы, он снабжен подпружиненной опорной плитой со сферическим подпятником и упорным подшипником, дополнительными направляющими, на которых установлена опорная плита, закрепленными на верхней части колонковой трубы, продольными направляющими с упором на одной из них, связанными с опорной плитой, и клиньями, g выполненными двухсторонними, связанными с продольными направляющими и установленными в направляющих механизма для подрезки керна с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с резцами, шарнирно установленными в направляющих механизма для подрезки керна, а фиксатор Э механизма, для слома керна установ- Я лен с возможностью взаимодействия с упором продольной направляющей.! 221 308

Б пи>кпе части бура внутри шнековой трубы 1 размещен колопкопый набор, вклгочающпй колонковую трубу 5, буровую коронку б, оснащенную резцамп из твердого сплава или шаротечное долото, а также механизмы для подрезки и слома керна.

Механизм для подрезкп керна включает двухсторопний клип 7, свободНо установленный в пертпкальных направляющих 8, жестко скрепленных с нижней частью внутренней стешсгг колонковой трубы 5 (фиг.1 и 2). Последняя скреплена с наковальней 9 удар". ггого мехаггиэма. 4.. Внутри каждого клипа 7 размещен резец 10 с рабочей частьго 11. Резец 10 с помощьго оси

12 спязап с ггапраплиогг!ей 8, эакреп легьчой на пнутреппей стенке колонковой трубы.

Изобретение относится к бурению скважин большого диаметра, в частности к бурению скважин в крепких горных породах, а также в галечно-щеГенистых горных породах, находящихся и условиях многолетней мерзлоты, колонковым vpGpHo-âðàùàòeëüíûrr способом.

Цель изобретения — повьппение надежности работы. !О

На фнг. 1 изображен шнековый бур с механизмом подреэки керна и исходном положении, общий вид; па фиг.2— узел механизма подрезки керна в поло>кении пподрезка закончена, узел 1 f5 на фиг. 1; на фиг.З вЂ” мехаппзм слома

I

Л-Л па фиг.1; на фпг.4 — узел стопорпого механизма керноломной плашки, mrд Б на фиг.3. 20 !!!ггегсопыг! бур для колонкового ударно-и!>ащательного бурегпгя пкл,очает наружную полую инековую трубу 1, жестко. связанную с колонной бурпльных труб 2, приводимых по вращение 25 известным способом с поверхносгп.

Верхняя часть шнековой трубы образует бупкер 3, служащий для сбора пыбу-!

>енпой породы. Внутри шпскопой трубы смоптпропан ударный механизм 4, обеспечивающий наггес.ение ударов пдоль

ocIr скваясппы Ir панесение боковых ударов. Конструкция этого механизма обеспечивает передачу осевой нагрузки па ггородораэрушагощий инструмент, на35 несегггге псрподическнх удароп по нему и прерывистое его вращение.

Количество резцов для подрезки керна равно или кратно количеству рядов резцов в коронке, так как направляющие 8 входят в соответствующие вырезы в коронке, которые расположены в промежутках между рядами резцов в буровой коронке.

Клинья 7 могут свободно перемещаться в направлягощих 8 и взаимодействовать с резцами 10. При перемещении двухсторонних клиньев 7 вверх нижняя часть каждого клина отклоняет соответствующий резец к центральной оси бура, прижимая рабочую часть к керну, а при перемещении клиньев вниз верхняя часть каждого клина отклоняет соответствующий резец с рабочей частью от керна.

Каждый двусторонний клин 7 посредством тяг 13 связан с опорной плитой 14, размещенной в верхней части колонковой трубы 5. Соединение тяг

13 с опорной плитой !4 осуществлено через пружины 15. Опорная плита 14 может перемещаться по направляющим

16 (фиг. и 2), скрепленных с колонкопой трубой, и снабжена пружинами

17, которые удерживают опорную плиту п пижнем положении. В центральной части опорной плиты 14 расположен подшипниковый узел, имеющий упорныи подшипник 18 и шаровую опору 19, эаканчивающугося выпуклой пятой 20.

Механизм 21 для слома керна (фиг.3 и 4) включает направляющую, 22 спиральной формы, которая закреплена горизонтальной в верхней части колонковой трубы 5 на боковой ее стенке, керноломную плашку 23 с пружиной 24 и стопорное приспособление 25. Последнее представляет собой, защелку и снабжено штоком 26 с пружиной 27 и упором 28 тяги 13, который может взаимодействовать с хвостовиком защелки 25. Работа и взаимодействие механизмов осуществляется следующим образом.

A. При бурении скважины.

В исходном положении (фиг. 1) шнековый бур находится на забое скважины. При этом опорная плита 14 под воздействием собственного веса и усилия пружин 17 находится в нижнем положении, вследствие чего двусторонние клинья 7 также опущены, что обеспечивает исходное положение резцов.

Керноломная плашка 22 (фиг.3) также заперта защелкой 25 и исходном положении.

1221

При вращении шнекового бура через бурильные трубы с поверхности на колонковую трубу 5 и коронку 6 передаются осевая нагрузка, периодические удары вдаль оси скважины и в плоскости забоя.

Взаимодействие статической и динамической нагрузок на долото обеспечивает интенсивное разрушение породы. Выбуренная порода оттесняется к стенкам скважины, где она под-.. хватывается быстро вращающил ся шнеком и поднимается вверх в бункер 3 шнекового бура.

Для более интенсивной очистки . призабойной зоны от выбуренной породы желательна подача на забой небольшого количества сжатого воздуха.

В процессе бурения образуется керн породы 29. Конструкция элементов шнекового бура не препятствует его "расходке или подъему, если в этом возникает необходимость в процессе бурения.

Б. Подрезка и слом керна, Подрезка и слом керна осуществля.ются автоматически после того, как колонковая труба заполняется керчом.

Керн 29 верхней своей частью упирается в пяту 20, вследствие чего по мере дальнейшей углубки скважины опорная плита 14 начинает вытесняться керном вверх и увлекать за собой тяги 13 с двусторонними клиньями 7..

При этом клинья 7 начинают отодви10

308 4 гать резцы 10 с рабочей частью 11 к центру скважины, в результате чего . начинается подрезка керна. Поскольку вращение буровой коронки 6 осуществляется за счет боковых ударов в прерывистом режиме, на резцы также передается динамическая нагрузка, что способствует интенсивной подрезке, а возможно и слому керна. На фиг. 2 показано положение элементов механизма подрезки керна на завершающем этапе. В этот момент (фиг,4) упор 28, закрепленный на тяге 13 подходит к защелке 25 и открывает ее, благодаря чему керноломная.,плашка

23 вытесняется пружиной 24 по направляющим 22 (фиг.3 и 4) и заклинивается между керном и направляющими 22, причем под воздействием ударного механизма шнекового бура заклннивание плашки осуществляется с большой силой, которая обеспечивает слом керна, в ослабленном подрезкой сечении.

При подъеме инструмента керн надежно удерживается в колонковой трубе резцами 11, корпусом 10 и клиньями 7.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения заключается B повышении производительности за счет автоматизации работ по подрезке и слому керна» повышении надежности выполнения этих работ и исключении аварий и осложнений, связанных с ними.

ВНИИПИ Заказ l558/37 Тираж 548 Подписное

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