Колонковый бур для бурения скважин большого диаметра

 

Использование: в буровой технике при проходке скважин большого диаметра. Сущность изобретения: колонковый бур содержит штангу, соединенный с ней корпус, размещенную внутри корпуса и жестко связанную с тягой породоприемную кассету, в верхней части которой смонтирована крышка , связанная со штангой через тягу, а нижняя часть кассеты прикреплена с породоразрушающим органом, причем на боковой поверхности кассеты по крайней мере в двух местах выполнены вертикальные прорези На верхнем торце корпуса выполнены отверстия, в которых установлены перепускные клапаны, а в крышке кассеты выполнены дополнительные отверстия, соосные упомянутым, при этом верхняя часть тяги снабжена герметизирующим элементом, расположенным под быстрорээъемным соединением , связывающим корпус с породоразрушающим органом. Внутренняя поверхность кассеты по ее периметру снабжена размещенными над породоразрушающим органом и по крайней мере в двух рядах керноудерживающими элементами, имеющими форму перевернутых конусообразных или пирамидальных выступов с отверстиями в основании, направленными вверх Кассета снабжена сьемными створками с дополнительными керноудерживающими элементами 4 з.п,ф-лы, 5 ил ю с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s Е 21 0 1/06, Е 21 В 7/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР.

l91$ П

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4809792/03 (22} 05.04.90 (46) 23;07.92. Бюл. N 27 (71) Центральный научно-исследовательский геологоразведочный институт цветных и благородных металлов (72) В.Н.Алексеев, С.Н;Гаврилов, B.A.Oðüåâ и Ф.Ç,Красновский (56) Авторское свидетельство СССР

М 1158738, кл. Е 21 В 7/24, Авторское свидетельство СССР

М 121625, кл. Е 21 В 25/00, 7/24, 1984, (54) КОЛОНКОВЫЙ БУР ДЛЯ БУРЕНИЯ . СКВАЖИН БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА (57) Использование. в буровой технике при проходке скважин большого диаметра, Сущность изобретения: колонковый бур содержит штангу. соединенный с ней корпус, размещенную внутри корпуса и жестко свя. занную с тягой породоприемную кассету, в верхней части которой смонтирована крышка. связанная со штангой через тягу, а нижИзобретение относится к буровой технике, а именно к конструкциям буров для сооружения скважин большого диаметра в породах различной крепости и водонасыщенности всего комплекса талых россыпей.

Известен ковшовый бур, включающий корпус, ковшовое днище с породоразрушающим инструментом и присоединительной .центральной тягой.

Известная конструкция бура не позволяет осуществлять бурение крепких пород, так как породоразрушающий инструмент выполнен в аиде режущих ножей. а по цен„,5U„„1749460 А1 няя часть кассеты прикреплена с породоразрушающим органом, причем на боковой поверхности кассеты по крайней мере в двух местах выполнены вертикальные прорези, На верхнем торце корпуса выполнены отверстия, в которых установлены перепускные клапаны, а в крышке кассеты выполнены дополнительные отверстия, соосные упомянутым, при этом верхняя часть тяги снабжена герметиэирующим элементом, расположенным под быстрораэъемным соединением, связывающим корпус с породоразрушающим органом. Внутренняя поверхность кассеты по ее периметру снабжена размещенными над породораэрушающим органом и по крайней мере в двух рядах керноудерживающими элементами, имеющими форму перевернутых конусообразных или пирамидальных выступов с отверстиями в основании, направленными вверх, Кассета снабжена сьемными створками с дополнительными керноудерживающими элементами. 4 з.п,ф-лы, 5 ил, тру бура установлено пикообраэное долото режущего типа.

Известен ковшовый бур, содеражащий корпус. съемное днище с центральной присоединительной тягой и быстрораэьемным соединением.

Недостатком известного бура является невозможность бурения скважин большого диаметра в мягких и средних пластичных породах, что связано с "засаливанием" породоразрушающего инструмента и забиванием породой приемных окон, что приводит к резкому падению скорости бурения, так как порода не nîñòóïçåò в корпус бура, а 1749460 наличие отверстий в крышке корпуса приводит к тому, что в процессе бурения столб жидкости действует на породу, поступающую в корпус бура, снижая скорость бурения, э при подъеме бура иэ скважины S порода выдавливается столбом жидкости через приемные.окна днища, поскольку в этом случае клапаны на заборных ковшах заклиниваются и не работают.

Наиболее близким к предлагаемому яв- 10 ляется колонковый бур для бурения скважин большого диаметра, включающий шлангу, жестко соединенный с ней корпус, размещенную внутри корпуса породоприемную кассету, крышка которой связана со 15 штангой посредством тяги, породораэрушающий орган и керноудерживающие элементы.

Недостатком известного колонкового бура является то, что он предназначен толь- 20 ко для бурения скважин большого диаметра в мерзлоте с обязательной продувкой воздухом. Наличие в комплексе талых россыпей перемещающихся между собой пород различной крепости и водонасыщенности исключает его применение из-за "засаливания" породораэрушающего инструмента, выполненного в виде шэрошек, которые прикреплены непосредственно к корпусу бура. Наличие шарошек требует обязательную продувку скважины воздухом, что исключено в водонасыщенных породах.

Конструктивное выполнение подрезных ножей не обеспечивает удержания породы в породоприемной кассете в талых отложениях по тем же причинам, Указанная цель достигается тем, что породоразрушающий орган жестко присоединен к кассете, на боковой поверхности которой по крайней мере в двух местах выполнены вертикальные прорези, при этом керноудерживающие элементы выполнены в виде выступов и размещены на внутренней поверхности кассеты по ее периметру над породоразрушающим органом, причем на верхнем торце корпуса выполнены отверстия.

Кроме того, корпус снабжен перепускными клапанами, расположенными в отверстиях на верхнем торце, а в крышке кассеты выполнены отверстия, при этом тяга имеет герметизирующий элемент, расположенный между крышкой кассеты и торцом корпуса в месте прохождения тяги.

Выступы выполнены конусообразными, обращенными острием конуса вниз и к стенке кассеты. Выступы могут быть выполнены пирамидальными, обращенными острием пирамиды вниз и к стенке кассеты. Кассета снабжена съемными створками, установ30

50 ленными с возможностью перекрытия вертикальных прорезей, при этом на внутренней поверхности сьемных створок расположены дополнительные выступы.

На фиг. 1 изображен колонковый бур, общий вид; на фиг, 2 — разрез А-А на фиг. 1; нэ фиг, 3 — конусообразные керноудерживающие элементы; на фиг. 4 — пирамидальные керноудерживающие элементы: на фиг, 5— разрез Б-Б на фиг. 3.

Колонковый бур содержит корпус 1, жестко связанную с ним штангу 2 для соединения с бурильными трубами, Внутри корпуса размещена породоприемная трубчатая кассета 3, на боковой поверхности которой выполнены по крайней мере в двух местах вертикальные прорези 4, В верхней части кассеты 3 установлена крышка 5, которая связана со штангой 2 тягой 6 и снабжена герметизирующим элементом 7, размещенным под быстроразьемным соединением 8. выполненным, например. в виде клина.

В отверстиях верхнего торца 9 корпуса

1 расположены перепускные клапаны 10, а в крышке 5 выполнены отверстия 11, coot:- ные отверстиям корпуса. Нижняя часть кассеты выполнена за одно целое с различными типами (колонковый, ковшовый и ковшово-шарошечный и др.} породоразрушающего органа 12, Над породоразрушающим органом и на внутренней поверхности кассеты по ее периметру размещены керноудерживаюодие элементы 13, выполненные в виде выступов. Кассета снабжена съемными створками, установленными с возможностью перекрытия прорезей 4 и прикрепляемых к кассете крепежными элементами 15. На внутренней поверхности съемных створок расположены дополнительные выступы 16. Основные и дополнительные выступы могут быть выполнены конусообразными или пирамидальными с отверстиями 17 в основании, направленными вверх. Выступы могут быть расположены в двух и более рядах и преимущественно в шахматном порядке,,Бурение осуществляется следующим образом.

В зависимости от крепости и водонасыщенности пород, в которых осуществляется бурение, к корпусу 1 посредством тяги 6 и быстроразьемного соединения 8 присоединяется породоприемная кассета 3 с определенным типом породораэрушающего органа 12. В зависимости от типа и состояния пород, в которых осуществляется бурение, вертикальные прорези 4 кассеты 3 перекрываются полностью или частично съемными створками 14. Затем собранный бур при помощи штанги 2 соединяется с

1749460 колонной бурильных труб, спускается в скважину для бурения. Разбуриваемая порода поступает через породораэрушающий орган 12 в кассету 3, уплотняется s ней, причем вода; содержащаяся в породе, вытесняется через отверстия 11 в крышке 5 кассеты и перепускные клапаны 10. После заполнения бура породой осуществляется

его подъем иэ скважины. Порода, размещенная в корпусе бура, удерживается эа счето разряжения, создаваемого в корпусе бура и эа счет выступов керноудерживающих элементов.

Предложенная форма керноудерживающих элементов, их ориентация основаниями вверх, выполнение отверстий 17 позволяет свободно поступать породе в породоприемную кассету во время бурения и способствует ее удержанию при подъеме.

Отверстия 17 в основании выступов выполнены сквозными для того, чтобы они не забивались породой (не образовывался сальник на керноудерживающих элементах) и происходило ее удержание за счет образования заусенцев на поверхности взятой пробы, Размещение керноудерживающих элементов в один ряд или в шахматном порядке увеличивает самозаклинивание керна при подъеме. За счет того, что торец 9 корпуса заглушен и.оборудован перепускными клапанами 10, исключается влияние столба жидкости на породу, поступающую в корпус бура во время бурения и при подъеме бура иэ скважины. Наличие герметизирующего элемента 7 позволяет создавать вакуум в буре. Присоединение к корпусу бура кассет с породоразрушающими органами, выполненными наряду с колонковым в виде ковшового и ковшово-шарошечных днищ, позволяет получать разновидность ковшово-вакуумного и ковшово-шарошечно-вакуумных буров.

После извлечения бура из скважины осуществляется его разгрузка. Для этого рассоединяется быстроразъемное соедийение 8 и при помощи лебедки отсоединяют корпус 1 от кассеты 3 через прорези 4, проводят описание породы и последующую очистку бура от породы. Сборка бура осуществляется в обратной последовательности.

Формула изобретения

5 1. Колонковый бур для бурения скважин большого диаметра, включающий штангу, жестко соединенный с ней корпус, размещенную внутри корпуса породоприемную кассету, крышка которой связана со штан10 гой посредством тяги, породоразрушающий орган и керноудерживающие элементы, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности бурения пород любой крепости и водонасыщенности, породораз15 рушающий орган жестко присоединен к кассете, на боковой поверхности которой по крайней мере в двух местах выполнены вертикальные прорези, при этом керноудерживающие элементы выполнены в виде

20 выступов и размещены на внутренней поверхности кассеты по ее периметру над породоразрушающим органом, причем на верхнем торце корпуса выполнены отверстия.

25 2. Колонковый бур по и, 1, о т л и ч а юшийся тем, что корпус снабжен перепускными клапанами, расположенными в отверстиях на верхнем торце, à в крышке кассеты выполнены отверстия, соосные вы30 шеупомянутым, при этом тяга имеет герметизирующий элемент, расположенный между крышкой кассеты и торцом корпуса в месте прохождения тяги.

3. Колонковый бур по пп. 1 и 2, о т л и35 ч а ю шийся тем, что выступы выполнены конусообразными, обращенными острием конуса вниз к стенке кассеты.

4. Колонковый бур по пп, 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем. что выступы выполнены

40 пирамидальными, обращенными острием пирамиды вниз и к стенке кассеты.

5. Колонковый бур по пп, 1 -4, о т л и ч аю шийся тем, что кассета снабжена съемными створками, установленными с

45 возможностью перекрытия вертикальных прорезей, при этом на внутренней поверхности съемных створок расположены дополнительные выступы.

1749460

1749460

Фоа4

Составитель В Алексеев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т. Палий

Редактор А. Мотыль Заказ 2575 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101