Способ бурения скважин

 

Сущность изобретения: инструменту сообщают планетарное движение по забою скважины Одновременно корпус вращают вокруг его продольной оси. Вращение инструмента осуществляют вокруг оси, расположенной перпендикулярно к продольной оси корпуса. Центральной части инструмента придают вращение в стЪрону, противоположную направлению вращения его периферийной части. При этом скорости вращения корпуса и инструмента связаны между собой определенным соотношением 1 ил.

Ы 1756475 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 02 F 5/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4844807/03 (22) 29.06.90 (46) 23.08.92. Бюл, М 31 (71) Институт горного дела им, А,А.СкочинСКОГО (72) В.С.Ситов, B.Ë.Ñêðèïêà и В.Ф,Шубочкина (56) Патент СССР М 371730, кл. Е 02 F 5/18, 1968, Авторское свидетельство СССР

N 296867, кл. Е 02 F 5/18, 1969.

2 (54) СПОСОБ БУРЕНИЯ СКВАЖИН (57) Сущность изобретейия: инструменту сообщают планетарное движение по забою скважины. Одновременно корпус вращают :вокруг его продольной оси. Вращение инструмента осуществляют вокруг оси, расположенной перпендикулярно к продольной оси корпуса, Центральной части инструмента придают вращение в сторойу, и"ротйвоп оложную направлению вращейия его периферийной части. При этом скорости вращения корпуса и частей инструмента связаны между собой определеннйм соотношением. 1 ил.

Ф с

ЬЮ

Изобретение относится к горному делу Цель изобретения — повышение проиэи строительству, а именно к способам меха-: водительности бурения при одновременном нического разрушения горных пород при бу- снижении динамических нагрузок на рабо- .

Ф рении. чий инструмент.

Известен способ вращательного буре- : -- Поставленная цель достигается тем, что ния горных пород, при котором к инстру- в способе бурения скважин, согласно котоменту прикладывают большую осевую рому инструменту сообщают планетарное нагрузку и большой крутящий момент, Раз- движение, по забою скважины, одноврерушение породы при этом происходит пу--.:- менно вращаю корпус вокруг его продольтем срезания стружки. ной оси, осуществляя вращение

Однако вращательный способ бурения" инструмента вокруг" бСи;" расг1алоЖенйой весьма энергоемок и требует приложения перпендикулярно к продольной оси корпузначительных осевых нагрузок. са, при этом центральной части инструменНаиболее близким к предлагаемому та придают вращение в сторону, способу бурения скважин является способ, противоположную направлению вращения согласна которому инструменту сообщают его периферийной части, йричем скорости планетарное движение по забою скважины.: вращения корпуса и частей инструмента связаны соотйошением

Недостатком этого способа бурейияяв- . r> Й + da)j a + d в, ляется его малая производительность гц)и бурении по крепким породам, необходи- где г1-расстояние от оси вращения корпуса масть приложения больших осевых нагру- до центра плеча центральной части инструзок и, связанная с этим, большая мента, м; динамическая неуравновешенность, испытываемая рабочим инструментом.

1756475

Г2 — расстояние от оси вращения корпуса до центра периферийной части рабочего инструмента, м;

d — диаметр инструмента, м; а>1 — угловая скорость центральной час-1. ти инструмента, с

N2 — угловая скорость периферийных частей инструмента, с

-1, -1 в,, — угловая скорость корпуса, с

При таких скоростях вращения частей рабочего йиструменга происходит наиболее равномерная йереработка всех частей забоя скважины при бурении, так как интегральная скорость встречи породоразрушающих элементов рабочего инструмента с породой получается примерно одинаковой на центральной части рабочего инструмента и на era периферии, Кроме того, зто обеспечивает более равномерный износ породоразрушающих элементов.

На чертеже представлена схема рабочего инструмента.

Рабочий инструмент состоит из центральной 1 и периферийной 2 частей, размещенных на концентричных валах, закрепленных на корпусе 3 и враща1ощихся вместе с корпусом вокруг его продольной оси 0-0 с угловой скоростью o . Кроме того, центральная часть 1 рабочего инструмента вращается вокруг оси 01-01 в ссттооррооннуу, противоположную направлению вращения периферийпым частям 2 с различными угловыми скоростями о1 и и 2 .. Скорость соударения рабочего элемента, размещенного на рабочем инструменте в какой-либо .. точке его рабочей поверхности, будет складываться из двух скоростей — скорости дви-жения этого элемента при" вращении корпуса вокруг его продольной оси 0 — О и скорости этого элемента при его вращении вокруг оси 01-01, перпендикулярной к продольной оси корпуса, Поскольку для каждой точки рабочей поверхности, т.е. для каждого рабочего элемента скорость от вращения относительно оси 0 — 0 будет различна, для усреднения действующих усилий можно принять за среднюю величину скорость точки на рабочей поверхности центральной части рабочего инструмента на расстоянии r1 от оси 0-0:.

Тогда на периферийной части рабочего инструмента средняя точка будет расположена на расстоянии г2 от той же оси 0-0, Если приравнять эти скорости для компенсации динамических усилий на рабочем инструменте, то получится, что угловые скорости вращения корпуса инструмента и

5 частей рабочего инструмента будут связаны соотношением г1 Мс+ d N1 = Г2й к+ dN2 где г1 — расстояние от оси вращения корпуса до центра плеча центральной части инстру10 мента, м; г2 — расстояние от оси вращения корпуса до центра периферийной части рабочего инструмента,м;

d — диаметр инструмента, м;

15 N1-угловая скорость центральной части инструмента, с, N2 — угловая скорость периферийных частей инструмента, с ";

N — угловая скорость корпуса, с .

Формула изобретения

Способ бурения скважин, согласно которому инструменту сообщают планетарное движение по забою скважины, при этом одновременно вращают корпус вокруг его продольной осй, о т л и ч а и шийся тем, что, с целью повышения производительности бурения при одновременном снижении динамических нагрузок на центральную и периферийную части инструмента, вращение инструмента осуществляют вокруг оси, расположенной к продольной оси корпуса, при этом центральной части инструмента придают вращение в сторону, противопоЧГ ложную направлению вращения его периферийной части; причем скорости вращения корпуса и частей инструмента связаны соотношением

Г1 Фк + d С01 = Г2Шк + dN2

40 где r1 — расстояние от оси вращения корпуса до центра плеча центральной части инстру-мента, м; г2 — расстояние от оси вращения корпуса до центра периферийной части рабочего

45 инструмента, м;

d — диаметр инструмента, м;

N1 — Угловая СкОрОСть ЦЕнтральнОй чаСти инструмента, с : а г — угловая скорость периферийных частей инструмента, свк — угловая скорость корпуса, с .

1755475

Составитель В.Скрипка

Техред M,Моргентал

Корректор О.Кравцова

Редактор О.Головач

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

Заказ 3068 Тираж Подписнбе

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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