Инструмент для бурения скважин

 

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для расширения призабойной части взрывных скважин. Цель изобретения - повышение эффективности взрывной отбойки путем образования протяженного участка обратной конусности в призабойной части скважины. Устройство содержит корпус 1 с осевым глухим отверстием 2 со стороны лезвий, центральный резец 3, фигурный хвостовик 4 которого размещен в отверстии 2 и опирается на пружину 5. Центральный резец имеет выполненную заодно с фигурным хвостовиком режущую часть 6 с овальными боковыми гранями 7. Фигурный хвостовик включает ° цилиндрическую часть 8 с диаметральными лысками 9. Боковые резцы 11 установлены под углом к центральному и фиксируются пальцами 12. Корпус 1 имеет специальные проточки 13 для входа в них боковых резцов, которые снабжены эксцентриками. Кольцевая возвратная пружина 15 охватывает боковые резцы в их нижней части. При работе инструмента за счет постепенного выдвижения боковых резцов образуется протяженный участок обратной конусности в призабойной части скважины. 7 ил. сл С NJ ел 4 00 о со

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 7/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTKPblTMRM

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

13

to

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4708070/03 (22) 21.06.89 (46) 15.08.92. БюлМЗО (71) Институт угля СО АН СССР (72) А.Ф.Эллер и А,А.Эллер (56) Авторское свидетельство СССР

М 353035, кл. Е 21 С 17/00, 1971.

Авторское свидетельство СССР

М 981563, кл, Е 21 В 10/36, 1978. (54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для расши- рения приэабойной части взрывйых скважин. Цель изобретения — повышение эффективности взрывной отбойки путем образования протяженного участка обратной конусности в призабойной части скважины.

Устройство содержит корпус 1 с осевым глу,„, Ы1,„, 1754868 А1

2 хам отверстием 2 со стороны лезвйй, центральный резец 3, фигурный хвостовик 4 Которого размещен в отверстии 2 и опирается на пружину 5. Центральный резец имеет выполненную заодно с фигурным хвостовиком режущую часть 6 с овальными боковыми гранями 7. Фигурный хвостовик включает цилиндрическую Часть 8 с дйаметральными лысками 9. Боковые резцы 11 установлены под углом к центральному и фиксируются пальцами 12. Корпус 1 имеет спецйальные проточки 13 для входа в них боковых резцов, которые снабжены эксцентриками, Кольцевая возвратная пружина 15 охватывает боковые резцы в их нижйей части. Прй работе инструмента за счет-постепенного выдвижения боковйх резцов образуется протя- Я женный участок обратйой конусности в прйзабойной части скважины. 7 ил.

1754868

20 1 с осевым глухим отверстием 2 со стороны лезвий; центральный резец 3, фигурный хво30

40

50

Изобретение относится к горной и строительной промь1шлен настям, а именно к инструменту для разрушения горных пород и других материалов вращательным и вращатсльно-ударным способом с образованием скважин, расширенных по диаметру в их данной части.

Известно устройство для бурения и по. следующего расширения скважин в горных породах, содержащее центральный резец, соединенный с корпусом реэьбовой буксой (элементом) и боковые поворотные резцы, Недостатком этого устройства является невозможность бурения скважин обратной конусности, то есть большим основанием в породную толщу, так как при обратном ходе инструмента эа счет вывинчивания реэьбовая букса разводит боковые резцы наочень коротком участке, а затем скважина расширяется беэ изменения своих поперечных размеров.

Наиболее. близким к предлагаемому является устройство для разрушения горных пород, содержащее корпус, центральный резец-ударник, боковые резцы, размещенные на осях под углом к центральному и возвратную кольцевую пружину.

Недостатком этого устройства является невозможность бурения скважин обратной конусности, так как боковые резцы при нанесении по инструменту ударных импульсов мгновенно раскрываются на полную величину, либо формируют лишь серию опережающих трещин.

По нашему мнению, причиной отсутствия инструмента, могущего формировать скважины обратной конусности является неуправляемый самой средой развод боковых шарнирных резцов, Целью изобретения является образование скважины, протяженный участок донной части которой имеет форму обратной кон ус ности, Поставленная цель достигается тем, что в инструменте для бурения скважин, содержащем корпус. центральный резец, боковые шарнирные резцы, размещенные под углом к центральному, и возвратную пружину, корпус со стороны резцов выполнен с глухим осевым отверстием, в которое через упругий элемент подвижно вставлен центральный резец, имеющий хаостовик с цилиндрическим и коническим участками с диаметральными лысками и плоскую режущую часть с овальными гранями, а боковые шарнирные резцы в области отверстий выполнены G эксцентриками и закреплены к корпусу, причем в рабочем состоянии эксцентрики боковых резцов касаются лысок . конического участка хвостовика центрального резца, а боковыми гранями — его овальных граней, На фиг,1 показан предлагаемый инструмент в состоянии перед началом раэбуривания участка скважины обратной конусности, разрез; на фиг,2 — то же, после раскрытия боковых лезвий на проектный размер в данной части скважины; на фиг.3 — разрез А — А на фиг,2; на фиг.4 — скважина с помещенным в нее предлагаемым инструментом перед началом образования участка скважины с обратной конусностью; на фиг.5 — образованная скважина с обратной конусностью и состоянием инструмента в ее данной части; на фиг.6 — состояние инструмента при извлечении его из скважины; на фиг,7 — схема передачи силового импульса. на элементы бурового инструмента.

Устройство (фиг.1 — 3) содержит корпус стовик 4 которого размещен в отверстие 2 и опирается на пружину 5. Центральный резец имеет, выполненную заодно с фигурным

25 хвостовиком, режущую часть 6 с овальными боковыми гранями 7. Фигурный хвостовик, в свою очередь, выполнен из цилиндрической части 8 и конической части 9, с диаметральными лысками 10.

Боковые резцы 11 установлены под углом к центральному и фиксируются в корпусе 1 пальцами 12. Корпус 1 имеет специальные проточки 13 для входа в них боковых резцов 11. В области крепежных отверстий боковые резцы 11 снабжены эксцентриками 14 с размером эксцентриситета б. Кольцевая возвратная пружина 15 охватывает боковые резцы 11 в их нижней части.

Весь инструмент заканчивается хвостовиком 16 с выточкой 17 для фиксации в буровой головке.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы инструмент хвостовиком 16 вставляется в бурильную головку и фиксируется относительно выточке 17.

Затем подающим устройством или вручную

его подают в скважину (фиг.4), ранее предварительно образованную. Все устройство прижимается к забою. Включается ударник.

Ударный импульс передается через корпус

1 — пальцы 12 — боковые резцы 11 — на породу, Вместе с тем, от усилия подачи боковые резцы 11 несколько разворачиваются и своими эксцентриками 14 через лыски 10 зажимают коническую часть 9 фигурного хвостовика 4 центрального резца 3. Поэтому в момент передачи импульса центральный резец 3 представляет собой единое целое с боковыми резцами 11 и силовой импульс

1754868 передается на все лезвия резцов, При этом гранями боковых резцов и общим динамибоковые резцы 11 не могут самопроизволь- ческим воздействием всего инструмента. но раскрыться до своего конечного разме- В крайнем раздвинутом положении резра, цы упираются в поверхности проточки 13.

Цилиндрическая часть 8 фигурного хво- 5 После завершения проходки участка сква-,, стовика 4 удерживает весь центральный ре- жины обратной конусности инструмент незец 3 соосно всему инструменту, Под сколько отводится от забоя, Это создает действием реакций овальные грани 7 пло- возможностьпружине5выдавитьцентральской части 6 центрального резца 3 воздей- ный резец 3 из отверстия 2, а возвратная ствуют на боковые резцы 11, способствуя 10 пружина 15 сводит боковые резцы 11 в иссколу породы в стенках скважины, Затем в . ходное положение (сжимаются) и инструэто пространство смещаются боковые рез- мент может быть свободно извлечен з

ы 11, и цы 1, Как только начинается смещение скважины (фиг,6), так в сложенном состояэтих резцов, тут же происходит "проседа-- нии больший поперечный размер инстр° " - Уе центрального резца 3 и сжатие пружи- 15 мента меньше размера устья скважины. ны 5. За счет конусности хвостовика 4 Предлагаемое устройство поэволяетcУ образуется элементарный зазор между лы-. щественно повысить эффективность буровсками10иэксцентриками14,которыймгно- зрывных работ как на проходке, так и на венно ."выбирается" за счет развода очистной выемке. Судалениемотповерхнобоковых резцов 11, На этом завершается 20 сти забоя ухудшается отрыв породы от маспрямое воздействие ударного импульса.: сива, За счет конического .расширения

От воздействия отраженного импульса .. скважинысокращаетсяйескольколиййя навесь инструмент начинает смещаться от за- -именьшего сопротивлейия (л.н,с,) между па- о боя скважины. Под действием упругих сил кетом скважин, Кроме того, в данной части возвратной пружины 15 боковые резцы 11 25 создается дополнительный направляющий прижимаются в направлении к оси всего концентратор, Всеэтоспособствуетполучеинструмента. В то же время пружина 5 вы- нию КПД равным единице и улучшенном У талкивает центральный резец 3 из отвер- дроблению пород. стия 2, После этого {возможно и Протяженный участок скважины с ободновременно) инструмент разворачивает- 30 ратной конусностью позволяет разместить ся на некоторый угол для нанесения после- в.нем не только ВВ; но и забойку. Такое дующего ударного импульса. При этом недостижимо у скважйн с простым (котлоцентральный резец 3 удерживается в задан- вым) расширением дна, которое обеспечином положении эксцентриками 14 боковых вается известными . расшйрителями, резцов 11 и лысками 10 и разворачивается 35 Поэтому под давлением газов от взрыва BB на тот угол, что и весь инструмент, забойка, заложенная в скважину, разбуренНа этом завершается один цикл натру- ную предлагаемым устройством, самоупжения. Следующий начинается опять с при- лотняется, обеспечивая более полное жатия инструмента к забою. Центральный использование химической энергии ВВ на резец 3 своими овальными гранями 7 раз- 40 отрыв и дробление пород. В категорных и жимает боковые резцы 11 до выбора ими сверхкатегорных шахтах самоуплотняюЩая ранее образованного пространства, При забойка исключает вылет разогретых проупоре боковых резцов в стенки скважины дуктовдетонации игорячй частиц "во взрыони зажимают своими эксцентриками 14 воопасную атмосферу. хвостовик 4 центрального резца 3. Этого 45 На очистйых работах на рудных шахтах мгновения достаточно, чтобы ударный им- при веерной отбойке скважины с обратной пульс при своем прямом прохождении конусностью снизят выход негабаритов и опять передавался на все лезвия в едином зависание пород, движении всего породоразрушающего инС- Предлагаемое устройство без передетрумента. 50 лок может быть использовано в строительПроцесс квазипоочередного разведе- ном деле для образования отверстий ния боковых резцов 11 и поступательного обратной конусности под всевозможные анперемещения центрального резца 3 в силу керы и установку дюбелей в деревообрабавзаимообусловленности происходит на тывающей промышленности.. некоторой длине скважины, на которой ди- 55 аметр ее от некоторого начального диа- Ф о р мул а из о б рете н ия метра Я Н увеличивается до конечного диаметра ЯК(фиг.1 и 2), Инструмент для бурения скважин, соЦелички между центральными и боко- держащий корпус, центральный резец, бовыми резцами скалываются внутренними ковые шарнирный резцы; размещенные под

1754868 углом к центральному, и возвратную пружину, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения эффективности взрывной отбойки путем образования протяженного участка обратной конусности в призабойной части скважины, корпус со стороны резцов выполнен с глухим осевым отверстием; в которое через упругий элемент подвижно вставлен центральный резец, имеющий фигурный хвостовик с цилиндрическим и коническим участками с диаметральными лысками на коническом участке и плоскую режущую часть с овальными гранями, а боковые шарнирные резцы в области отверстий выполнены с эксцентриками и

5 прикреплены к корпусу, причем в рабочем состоянии эксцентрики боковых резцов установлены с возможностью контактирования лысок конического участка хвостовика центрального резца, а внутренними граня10 ми его в овальной части, 1754068 Ф

Юг.

1754868

Редактор !О,Середа

Ззказ 2874 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

У2

rs о r

Юа. 7

Составитель А.Попов

Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик