Устройство для бурения скважин

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 4/06

Г "!ВWIN F 1 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4662239/03 (22) 17. 03. 89 (46) 15.03.91. Бюл. № 10 (71) Донецкий политехнический институт (72) М. П. Зборщик, В. А. Русанов, И. В. Равилов и А. А. Турянский (53) 622.243.92.05 (088.8) (56) Авторское свидетельство ГО:Р № 1348478, кл. Е 21 В 4/06, 1984.

Патент ГША № 4478292, кл. !75-92, опублик. 1984. (54) УСТРОЯГТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ (.КВАЖИН (57) Изобретение относится к горночу делу, в частности к бурению скважин ударными импульсами. 11ель изобретения снижение энергоемкости разрушения горной породы.

Устройство содержит корпус (К! 1 и прочывочную трубу 3, причем К 1 разделен HH отсеки: электронный 4, прочывочный 5 и нижний 6. В нижнем отсеке 6 установлены -электромагнитные ударные механизмы 7, соединеннblp с электронным распредели TE лб ч 8, !

- ——

1б Г,, .1

«т б !

ff сб

«

«с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

„„SU„„1634770 д 1 который связан токоприводом 10 с источникоч электроэнергии на поверхности. В основании К 1 размегцены бойки (Б) 12. подпружиненные пружинами 13. В полости Б 12 выполнены промывочные каналы 14 и камеры 22. Нижняя часть Б 12 соелинена со штампом (Ш), который выполнен в виде наружного 15 и внутреннего 17 инленторов. Наружный индентор выполнен цилиндрическим и подпружинен относительно Б 12. Внутренний индентор выполнен с осевым промывочным каналом 19 и хвостовиком 18. Хвостовик 18 разчещен в камере 22 с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с Б 12 и нарчжным индентором 15. Интенсивность р!!зрvшения горной породы Ш зависит от нагрузки, приложенной к наружночу индентору 15. В момент внедрения Ш в забой очистной агент в зону поражения забоя не поступает. Погружение снаряда в скважину происхолит по мере очистки забоя от выбуренной поролы под действием массы снаряда

1 ил.

1634770 з

Изобретение относится к горному делу, в частности к бурению скважин ударными импульсами.

Целью изобретения является снижение энергоемкости разрушения горной породы.

На чертеже показано устройство для бурения скважин в процессе работы.

Устройство для бурения скважин состоит из корпуса 1, который через переходник 2 присоединен к колонне бурильных труб (не показана), промывочной трубы 3, коаксиально расположенной в корпусе l. Корпус 1 разделен перегородками на три отсека: электронный 4, промывочный 5 и нижний 6. В нижнем отсеке 6 установлены электромагнитные ударные механизмы 7, соединенные с электронным распределителем 8 кабельными выводами 9. Электронный распределитель 8 связан токоприводом 10 с источником электроэнергии, расположенным на поверхности.

В основании ll корпуса 1 размещены бойки 12, подпружиненные относительно корпуса пружиной 13. В бойках 12 выполнены промывочные каналы 14, например, Г-образной формы. 1Нтамп выполнен в виде наружного индентора 15, подпружиненного относительно бойка 12 пружиной 16, и внутреннего индентора 17, выполненного с хвостовиком !8 и осевым промывочным каналом 19.

Внутри на руж ного и ндентора 15 сделана кольцевая проточка 20, а внутренний индентор 17 снабжен буртом 21, при этом хвостовик 18 внутреннего индентора 17 размещен но внутренней камере 22, выполненной в бойке 12 и сообщающейся с промывочным каналом 14, а бурт 21 размещен в кольцевой проточке 20 с возможностью осевого перемещения и контакта своим верхним торцом с верхней плоскостью кольцевой проточки 20.

К основанию 11 корпуса 1 жестко присоединены опорные стойки 23.

Устройство для бурения скважин работает следующим образом.

Перед спуском устройства в скважину электронному распределителю 8 задается программа: схема нанесения ударов по забою, частота ударов, сила наносимых ударов (в зависимости от физико-механических

i войств пород).

Затем устройство на бурильных трубах, присоединенных к переходнику 2, спускают н скважину, делая при этом, если есть необходимость, промывки.

Очистной агент (промывочная жидкость или воздух) подается по промывочной трубе 3 и через промывочный отсек 5, Г-образные промывочные каналы 14 бойков 12, осевые промывочные каналы 19 внутренних ннденторов попадает на забой и в затрубное пространство.

После установки устройства на опорные стойки 23 на забой скважины по токоприводу 10 подается электроэнергия и включается электронный распределитель 8, который поочередно в заданном порядке вклю5

55 чает электромагнитные ударные механизмы 7 бойков 12.

Боек 12, перемещаясь вниз, сжимает пружину 16, которая взаимодействует с наружным индентором 15, прижимая его к забою. При этом в поверхности породы, примыкающей к индентору, повышается уровень всестороннего сжатия, в частности увеличивается поперечный подпор.

Сжимая пружину 16, боек 12 продолжает перемещаться вниз и контактирует с хвостовиком 18 внутреннего индентора 17, сообщая ему ударный импульс. Внутренний индентор 17 взаимодействует с горной породой, разрушая ее, образуя лунку выкола.

На чертеже крайний правый штамп показан в момент контакта внутреннего индентора 17 с горной породой забоя, второй справа штамп показан в положении, когда внедряется наружный индентор 15.

Интенсивность разрушения горной породы коаксиальным штампом зависит от нагрузки, приложенной к наружному индентору 15, следовательно, определяется жесткостью пружины 16. Изменяя жесткость пружины 16, можно добиться оптимальных режимов разрушения забоя в породах любой твердости и пластичности.

В момент внедрения штампа в забой очистной агент в зону поражения забоя не поступает, так как Г-образный канал 14 бойка 12 перекрыт перегородкой.

После нанесения удара боек 12 за счет энергии сжатой пружины 13 возвращается в исходное положение, Г-образный канал 14 бойка 12 открывается и промывочная жидкость (воздух) подается в образовавшуюся от разрушения лунку и вымывает из нее породу.

При движении бойка 12 вверх хвостовик 18 внутреннего индентора 17 взаимодействует с нижней плоскостью внутренней камеры 22 и дальше движется совместно с бойком 12. После прохождения внутренним индентором 17 и бойком 12 совместно некоторого пути верхний торец бурта 21 внутреннего индентора 17 контактирует с верхней плоскостью кольцевой проточки 20 наружного индентора 15, который дальше движется совместно с внутренним индентором 17 и бойком 12, занимая исходное положение.

На чертеже — крайний левый боек.

Затем удар по забою наносит следующий боек и так до полного разрушения поверхности забоя на заданную глубину. Удары наносятся дискретно от центра к периферии забоя.

Схема нанесения ударов может быть кольцевой (по концентрическим окружностям) и лучевой (по радиусу от центра к стенке скважины) . Кольцевая схема поражения забоя обеспечивает бурение предлагаемым устройством с отбором керна (с использованием промывочной трубы 3 в качестве колонковой).

1634770

Формула изобретения

Гостанитеаь Л Хромин

Редактор М. Ьанаура Техреа Л Кранчтк Коррек) и Т К<,)«

Лакан 736 Тира)к 360 11олнисн«е

HIIIIII f 1 II 1 осуя;)рстненного комитета но изобретениям и открытия)) r)I «1 K I I I «< 1

I I Зп35. Москва, )К - 35, Раугнская наб, л 1,!

1роиан<)ястнсt<)l<)-иааатеаьский комбинат «1lат HT», г. Укгор<) и < 1.) Погружение бурового снаряда в скважину (подача) происходит по мере углубления забоя и очистки его от выбуренной породы под действием собственного веса бурового снаряда, так как применение данного устройства не требует создания осевой нагрузки.

Применение для разрушения забоя составного коаксиального штампа позволяет получать площадь лунки выкола в 1,5 — 2 раза больше суммарной площади инденторов.

При этом обеспечивается снижение энергоемкости разрушения забоя на 10 — 15ф.

Устройство для бурения скважин, содержащее корпус, коаксиально расположенную в нем промывочную трубу, бойки с промывочными каналами, подпружиненные относительно корпуса и соединенные с штампам;<, электронный распределитель с токопринодом и электромагнитные ударные механизмы бойков, соединенные с электронным распределителем, отличающееся тем, что. с целью снижения энергоемкости разрушения горной породы, боек выполнен с камерой, сообщающейся с его промывочным каналом, альтами выполнен в виде двух, внутреннего и наруж10 ного, коаксиально расположенных друг относительно друга инденторов, причем наружныйй и ндентор выполнен цил и ндри чески м и подпружинен относительно бойка, а внутренний индентор выполнен с осевым промывочным каналом и хвостовиком в верхней

15 его части, при этом хвостовик размещен в камере бойка с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с бойком и наружным индентором.