Снаряд для бурения с гидротранспортом керна

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„Я0„„1231204 ш 4 Е 21 В 10 48 25 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

8 й

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3767256/22-03 (22) 04.07.84 (46) 15.05.86. Бюл. № 18 (71) Сургутское научно-производственное отделение Западно-Сибирского научно-исследовательского и проектного института технологии глубокого разведочного бурения (72) Г. К. Ешимов, Н. Д. Нечаев и В. Д. Ягодин (53) 622.24.051.71 (088.8) (56) Патент США № 2198849, опублик, 1940.

Авторское свидетельство СССР № 474598, кл. Е 21 В 10/02, 1972. (54) (57) 1. СНАРЯД ДЛЯ БУРЕНИЯ С

ГИДРОТРАНСПОРТОМ КЕРНА, включающий корпус, размещенные на его торце, имеющем внутреннюю коническую поверхность, ребра с резцами и колонковую трубу, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности бурения перемежающихся по твердости горных пород путем автоматического регулирования формы забоя, снаряд снабжен пружиной сжатия, установленной

s кKо0р п у с еe, а ребра шарнирно связаны с корпусом со стороны скважиннообразующей части с возможностью взаимодействия с пружиной сжатия.

2. Снаряд по п. 1, отличающийся тем, что ось поворота ребра размещена на уровне сопряжения внутренней конической поверхности корпуса с его керноприемной частью, а кернообразующая часть ребра выполнена по радиусу с центром, совпадающим с осью шарнира ребра.

3. Снаряд по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что угол поворота ребра равен сумме угла наклона внутренней конической поверхности торца к ее основанию и угла между этим основанием и режущей частью ребра в крайнем положении.

1204

123

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при бурении скважин с гидротранспортом керна на поверхность.

Цель изобретения — повышение эффективности бурения перемежающихся по твердости горных пород путем автоматического регулирования формы забоя.

На фиг. 1 изображена нижняя часть снаряда для бурения с гидротранспортом керна, продольный разрез; на фиг. 2 — вид А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б — Б на фиг. 2; на фиг. 4 — коронка с вырезом 1/4 и вставленным для наглядности резцом с осью и стопорным элементом, аксонометрическая проекция; на фиг, 5 — фрагмент разреза  — В на фиг. 2; на фиг. 6, 7 и 8 — профили забоев, получаемых при бурении в породах мягких, средней крепости и твердых соответственно.

Снаряд для бурения с гидротранспортом керна состоит из корпуса 1 с керноприемной трубой 2, между которыми имеется пространство 3 для нисходящего потока промывочной жидкости. В полости 4 корпуса

1 размещена цилиндрическая пружина сжатия 5, взаимодействующая через кольцо 6 с размещенными в пазах 7 коронки 8 ребер 9 резцами 10. Ребра 9 выполнены в виде пластин в форме неравнобокой трапеции в плане с непараллельными основаниями под углом rp друг к другу снабжены осями 11, размещенными в вырезах 12 на меньшей стороне трапеции. Противоположная сторона трапеции выполнена дуговой от линии, расположенной в плоскости оси 11 и параллельной верхнему основанию, до нижнего основания, оснащенного резцами 10, с радиусом, равным расстоянию от центра оси 11 до противоположной стороны (фиг. 5). Для удержания осей 11 применяются стопорные элементы 13. Коронка 8 имеет также пазы 14 для направления шлама в полость труб, резцы 15, размещенные вдоль пазов 14, кольцевой выступ 16 для изменения направления потока промывочной жидкости. Торец коронки выполнен коническим под углом р к плоскости, перпендикулярной оси вращения (фиг. 5).

Устройство работает следующим образом.

При бурении мягких пород жесткость пружины 5, размещенной в полости 4 корпуса 1, превышает прочность породы, и снаряд работает с максимально выдвинутыми под торец коронки 8 ребрами 9, формируя забой углом к центру скважины (фиг. 6).

Полученная при этом масса шлама по пазам 14 и воздействием ребер 9 при вращении снаряда заносится в полость керноприемной трубы 2, где ее подхватывает восходящий поток промывочной жидкости, подаваемой к забою по межтрубному пространству 3 и отражаемой кольцевым выступом 16 коронки 8. Получаемая таким образом форма забоя способствует лучшей центрации снаряда, а максимально выдвинутые ребра 9 — улучшению условий формирования керна путем уплотнения его основания своими дуговыми участками и более полному выносу шлама с забоя в полость керноприемной трубы 2. При этом ребра работают как лопасти долот режущего типа.

При наличии твердых включений в массиве мягких пород или при бурении в породах средней крепости, перемежающихся по твердости, или трещиноватых ребра 9 коронки 8 стапливаются в пазы 7, сжимая npy1g жину 5 и поворачиваясь вокруг осей 1 таким образом, что верхний участок их свободного конца входит в полость 4 корпуса 1. Это предохраняет резцы 10 от преждевременного скалывания, так как контакт их с твердым включением становится более мягким. Для большей автономности каждое ребро может быть снабжено отдельной пружиной. Кольцо

6 способствует постоянному контакту верхнего основания ребра 9 с пружиной 5 при любом повороте ребра 9 вокруг оси 11, а стопорные элементы 13 удерживают ось 11 на месте, не мешая повороту ребра 9. При бурении пород средней крепости создается меньше шлама, чем при бурении мягких пород, и поэтому уменьшение выхода ребер 9 целесообразно как для сохранения резцов 10, так и с р5 точки зрения выноса шлама.

Форма забоя, получаемого при бурении пород средней крепости, показана на фиг. 7.

Бурение более твердых пород производится с полным углублением ребер 9 в пазы 7.

При этом ребра 9 упираются участками выЗО резов 12 в стенку корпуса 1, образуя жесткую компоновку с коронкой 8, плоскость нижнего основания ребер 9 совпадает с поверхностью коронки 8 и резьбы 10 работают так, как резцы 15 коронки 8.

Максимальный угол поворота а ребра 9 вокруг оси 11 определяется величиной выреза

12, образующего упорную поверхность, и для равномерного выхода резцов 10 над конической поверхностью коронки 8 должен быть равен сумме угла конусности р торца коронки

4п 8 и угла q> между основаниями трапеции ребра 9.

Образующийся при бурении шлам крепких пород имеет меньший объем, чем шлам мягких пород и пород средней крепости; и выносится в полость керноприемной трубы 2 по

4 пазам 14. Получаемая при бурении крепких пород форма забоя в виде угла к внешней стороне кольца (фиг. 8) способствует более полному поступлению шлама в полость керноприемной трубы при сохранении высоких скоростей проходки.

Подпружиненные ребра 9 способствуют сохранности резцов 10 при расхаживании снаряда в скважине, как это рекомендуется технологией бурения с гидротранспортом керна.

Таким образом, использование предлагаемого снаряда позволяет сохранять резцы ребер и автоматически, меняя форму забоя, создавать наиболее эффективные условия для бурения с гидротранспортом керна.

1231204

1231204

В-В

44(7. В

Составитель С. Денисова

Техред И. Верес Корректор Е. Рошко

Тираж 548 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Т. Митейко

Заказ 2319/37