Комплексный снаряд для бурения и откачки воды

 

Изобретение относится к бурению и добыче грунтовых вод непосредственно из пробуренной скважины без подъема бурового инструмента на поверхность. Цель - повышение надежности работы. Для этого на стакане 9 всасывающего клапана 10 размещен толкатель 12 для блокирования нагнетательного клапана 11 в нижнем положении . Снаряд имеет фильтр 2, выполненный с окнами 13 в верхней части. Стакан 9 жестко связан с штоком 7 и выполнен с пазами 14 для совмещения с окнами 13 при нижнем положении штока 7. Стакан имеет упоры 15, размещенные в окнах 13 и установленные с возможностью ограниченного вертикального перемещения. Шток 7 выполнен с двумя фиксирующими поверхностями и проточкой , размещенной между ними. Высота нижней фиксирующей поверхности равна величине перемещения поршня 6 при обнажении фильтра 2. Бурение скважин с комбинированной очисткой шнеками сжатым воздухом позволяет повысить скорость бурения . Применение сжатого воздуха позволяет своевременно определить момент вскрытия водоносного горизонта и предотвратить его кольматацию частицами нижележащих пород, а также позволяет очищать фильтр при его засорении. 4 ил. СП с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>5 Е 21 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4634620/03 (22) 09.01.89 (46) 15.10,91, Бюл, гв 38 (71) Свердловский машиностроительный завод им. В.В.Воровского и Свердловский горный институт им. В.В,Вахрушева (72) А.Н.Бажутин, В.Е.Эпштейн, В.В.Шпак, П.Л.Серебренников и 3.И.Орлова (53) 622.245,124.051(088.8) (56) Танов Е.И., Площадный B.ß. Шнековый буровой инструмент. М.: Недра, 1985, с. 35, 56.

Авторское свидетельство СССР

М 303415, кл, Е 21 В 21/00, 1969. (54) КОМПЛЕКСНЫЙ СНАРЯД ДЛЯ БУРЕНИЯ И ОТКАЧКИ ВОДЫ (57) Изобретение относится к бурению и добыче грунтовых вод непосредственно из пробуренной скважины без подъема бурового инструмента на поверхность, Цель— повышение надежности работы. Для этого на стакане 9 всасывающего клапана 10 раз„„5U ÄÄ 1684474 А1 мещен толкатель 12 для блокирования нагнетательного клапана 11 в нижнем положении, Снаряд имеет фильтр 2, выполненный с окнами 13 в верхней части. Стакан 9 жестко связан с штоком 7 и выполнен с пазами

14 для совмещения с окнами 13 при нижнем положении штока 7. Стакан имеет упоры 15, размещенные в окнах 13 и установленные с возможностью ограниченного вертикального перемещения, Шток 7 выполнен с двумя фиксирующими поверхностями и проточкой, размещенной между ними. Высота нижней фиксирующей поверхности равна величине перемещения поршня 6 при обнажении фильтра 2. Бурение скважин с комбинированной очисткой шнеками сжатым воздухом позволяет повысить скорость бу- Б рения. Применение сжатого воздуха позволяет своевременно определить момент вскрытия водоносного горизонта и предотвратить его кольматацию частицами нижележащих пород, а также позволяет очищать фильтр при его засорении. 4 ил.

Изобретение относится к бурению и добыче грунтовых вод непосредственно иэ пробуренной скважины без подъема бурового инструмента на поверхность, Цель изобретения — повышение надежности в работе устройства.

На фиг.1 показан комплексный снаряд, общий вид; на фиг.2 — положение при бурении с воздухом; на фиг,3 — положение при откачке эрлифтом; на фиг.4 — положение при откачке насосом.

Комплексный снаряд для бурения и откачки воды включает колонну шнеков 1, фильтр 2, жестко связанный с буровым наконечником 3, подвижный кожух 4, запорные шары 5, поршень 6. Шток 7 подпружинен, имеет проточку 8 на нижнем конце под запорные шары 5 и жестко связан со стаканом 9 всасывающего клапака 10;

Нагнетательный клапан 11 размещен в поршне 6 и блокирован толкателем 12. На филь тре 2 имеются окна 13, а в стакане 9 всасывающего клапана 10 — пазы 14 для прохода воздуха. Стакан 9 имеет упоры 15, размещенные в окнах 13 фильтра 2 и установленные с возможностью ограниченного вертикального перемещения. Проточка 8 на нижнем конце штока 7 выполнена между двумя фиксирующими поверхностями — верхней 16 и нижней 17. Полость 18 под нижним концом штока 7 изолирована от верхней полости 19 и связана с затрубным пространством отверстиями 20, Устройство работает следующим образом.

Процесс бурения осуществляется посредством вращения бурового снаряда и подачи его на забой соответствующими механизмами (не показано). Охлаждение бурового снаряда и очистка забоя от выбуренной породы осуществляется шнековым транспортером и воздухом, подаваемым по внутреннему каналу полых шнеков 1 от компрессора, расположенного на поверхности (не показан), Очистной агент поступает из шнеков к снаряду, где сначала проходит через поршень 6, нагнетательный клапан 11, который блокирован толкателем

12. Далее воздух прохоДит в стакан всасывающего клапана 10. Поскольку дальше воздух не может пройти свободно, под его давлением отжимается вниз шток 7. Шток 7 перемещается до тех пор, пока упоры 15 на стенке стакана всасывающего клапана 10 не достигнут нижнего среза окна 13 на фильтре 2. В этом случае воздух проходит через пазы 14 в стакане всасывающего клапана 10 и окна 13 на фильтре 2 во внутреннюю полость последнего и поступает на забой через отверстие 20 в подвижном кожухе 4. Далее воздух движется на поверхность, увлекая за собой частицы породы. 8 этом случае запорные шары 5 заперты верхней фиксирующей поверхностью 16 на

5 нижнем конце штока 7. При откачке эрлифтом фильтр 2 обнажается посредством надавливания насосными штангами {не показаны) на поршень 6, который, перемещаясь, воздействует на верхний конец што10 ка 7 и отжимает его до того;оложения, в котором проточка 8 на нижнем конце штока

7 оказывается под запорными шарами 5, которые выкатываются в нее и освобождают подвижный кожух 4, который перемещеки15 ем колонны шнеков 1 подается вверх и обнажает фильтр 2, После этого насосные штанги извлекаются из шнеков и шток 7 принимает при помощи пружины исходное положение, при котором запорные шары 5

20 стопорятся нижней фиксирующей поверхностью 17 на нижнем конце штока 7. Далее в колонну шнеков 1 опускается смеситель (не показан), к которому с поверхности по гибкому шлангу подается сжатый воздух.

25 Как только начинает работать смеситель, поток воды устремляется из затрубного пространства в снаряд через .отверстие на фильтре 2 и клапаны 10 и 11 поршневого насоса. При откачке насосом работа снаря30 да аналогична описанной выше при откачке эрлифтом. Отличие состоит в том, что насосные штанги после освобождения подвижноto кожуха 4 не извлекаются, а остаются связанными с поршнем 6 специальным фик35 сатором (не показан), С помощью соответствующего устройства (не показано) штангам и поршню сообщается возвратно-поступательное движение, а поскольку шток 7 жестко связан только со стаканом Q

40 всасывающего клапана 10, поршень свободко перемещается в полости подвижного кожуха 4. При движении поршня 6 вниз нагнетательный клапан открыт и полость под ним заполняется водой, В это время

45 всасывающий клапан закрыт. При движении поршня вверх нагнетательный клапан закрыт, а в полости под ним создается разряжение, открывается всасывающий клапан и вода через фильтр 2 всасывается из сква50 жины. В то же время под воздействием поршня вода по колонне шнеков 2 изливается на поверхность, В случае засорения фильтра 2 и клапанов 10 и 11 поршневого насоса эрлифт отключается, смеситель извлекается

55 и в снаряд подается сжатый воздух. При этом работа снаряда аналогична описанной выше при бурении скважины. Отличием является то, что в данном случае воздух поступает в затрубное пространство непосоедственно через фильтр 2. Устойчи1684474

74.

7,7

7S

1b

Ю раа2 вое положение штока 7 в нижнем положении при поступлении сжатого воздуха обеспечивается за счет перепада давления между полостью 19 над нижним концом штока 7 и полостью 18 под ним. При этом полость 19 связана с эатрубным пространством отверстиями 20 на буровом наконечнике 3.

Бурение скважин с комбинированной очисткой шнеками сжатым воздухом позволяет повысить скорость бурения по сравнению с чисто шнековой очисткой в 2-3 раза.

Кроме того, применение сжатого воздуха позволяет своевременно определить момент вскрытия водоносного горизонта и предотвратить его кольматацию частицами нижележащих пород, а также позволяет очищать фильтр при его засорении.

Применение эрлифта позволяет откачивать воду со значительным содержанием твердых частиц.

Формула изобретения

Комплексный снаряд для бурения и откачки воды, содержащий колонну шнеков, фильтр, жестко связанный с буровым наконечником, подвижный кожух, эапорные шары, поршень с нагнетательным клапаном, всасывающий клапан, размещенный в стакане, и размещенный во внутренней поло5 сти фильтра подпружиненный шток, нижняя часть которого выполнена с проточкой под эапорные шары, отл ич а ющи йс я тем, что, с целью повышения надежности работы, он снабжен толкателем, размещенным

10 на стакане всасывающего клапана для блокирования нагнетательного клапана в нижнем положении, фильтр выполнен с окнами в верхней части, стакан всасывающего клапана жестко связан со штоком и выполнен

15 с пазами для совмещения с окнами фильтра при нижнем положении штока, при этом стакан имеет упоры, размещенные в окнах фильтра и установленные с воэможностью ограниченного вертикального перемеще20 ния, причем шток выполнен с двумя фиксирующими поверхностями и проточкой, размещенной между ними, а высота нижней фиксирующей поверхности равна величине перемещения поршня при обнажении филь25 тра.

1684474

Составитель Е.Ягодина

Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор Э.Слиган

Производственно-издвтельскии комбййет Твтент", г. Ужгород, ул.Гегеринв, 101

Заказ 3492 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303S, Москва. Ж 35, Раушская наб., 4/5