Устройство для планетарного бурения

 

Использование: в горном деле и строительстве , в частности в устройствах для образования горизонтальных скважин малого диаметра. Сущность изобретения: устройство содержит асимметричные относительно продольной оси породоразрушающие инструменты , установленные на шпинделях, связанных с приводом вращения, установленным в корпусе. Инструменты установлены с возможностью осевого перемещения вперед при воздействий на их тыльные стороны . В обсадной трубке (или опалубке) передний торец служит упором для тыльных сторон породоразрушающих инструментов. При этом осевое усилие действует на них при перемещении корпуса назад. Породоразрушающие инструменты связаны со шпинделями посредством канатиков различной длины, что позволяет им после схода со шпинделей разместиться в скважине последовательно друг за другом и перемещаться без заклинивания. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л E 21 D 1/06, Е 02 F 5/18

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4459322/03 (22) 24.08.88 (46) 28.02,93, Бюл. N 8 (71) Бишкекский политехнический институт (72) Л,Т.Дворников и И.Д.Шапошников (56) Авторское свидетел ьство СССР

N 1509534, кл, Е 21 О 1/06, 1987.

Авторское свидетельство СССР

¹ 580304, кл. Е 21 0 1/06, 1975. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАНЕТАРНОГО

БУРЕНИЯ (57) Использование: в горном деле и строительстве, в частности в устройствах для образования горизонтальных скважин малого диаметра. Сущность изобретения: устройство содержит асимметричные относительно

Изобретение относится к горному делу и строительству и может быть использовано в устройствах для образования горизонтальных скважин малого диаметра.

Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей устройства эа счет бурения скважин с обсадкой большой протяженности.

На фиг.1 изображено устройство для планетарного бурения, продольный разрез; на фиг.2 — установка порадоразрушающего инструмента на шпинделе; на фиг,3 — продольный разрез устройства в момент вывода породоразрушающих инструментов; на фиг.4 — положение инструмента относительно шпинделя после схода с него: на фиг.5— сечение А-А на фиг,4, Устройство для планетарного бурения содержит два породоразрушающих инструмента 1, установленных на шпинделях посредством шпоночных соединений 3, Ы„„1798507 А1 продольной оси породоразрушающие инструменты, установленные на шпинделях. связанных с приводом вращения, установленным в корпусе, Инструменты установлены с возможностью осевого перемещения вперед при воздействии на их тыльные стороны, В обсадной трубке (или опалубке) передний торец служит упором для тыльных сторон породоразрушающих инструментов, При этом осевое усилие действует на них при перемещении корпуса назад. Породораэрушающие инструменты связаны со шпинделями посредством канатиков различнойдлины, что позволяет им после схода со шпинделей разместиться в скважине последовательно друг за другом и перемещаться без заклинивания. 5 ил. обеспечивающих фиксацию инструментов а от действия тангенциальных усилий. Шпоночные пазы на инструментах сзади выполнены сквозными. Шпиндели 2 выполнены ступенчатыми, ступени которых образуют упоры позади инструментов для предотвра- Ч,) щения. перемещения инструментов назад от QQ действия осевых реактивных сил. Кроме это- (Л го, для гарантированного фиксирования инструмента на шпинделе от действия случайных осевых усилий, возникающих например при попадании инструмента в трещину, последний дополнительно зафиксирован на шпинделе йосредством упругого фиксатора, Для этого на шпинделе 2 выполнено сферическое углубление 4, а в инструменте выполнено глухое отверстие 5, в котором установлен палец б, имеющий сферический торец, Сферический торец пальца

6 находится в сферическом углублении 4 шпинделя 2, а на другой конец пальца дей1798507 ствует пружина 7, создавая радиальное усилие прижатия пальца к поверхности углубпения 4.

В торец шпинделя ввинчен винт 8, на котором посредством петли закреплен один конец канатика 9, Весь канатик уложен кольцами в расточке 10 на инструменте 1, Другой конец канатика закреплен на самом инструменте. Канатики 9 для различных инструментов имеют различную длину. Винт 8 10 имеет ступенчатую головку. Спереди полость установки канатика (расточка 10) закрыта крышкой 11, закрепленной стопорным кольцом 12. Расточка 10 с канатиком заполнена смазкой, а крышка 11 служит для предотвращения вытекания смазки и попадания шлама вовнутрь.

Инструменты 1 установлены в рабочем органе диаметрально друг другу, Шпиндели

2 кинематически связаны с планетарным ре- 20 дуктором, установленным в корпусе 13 устройства для образования скважин. На этом устройстве установлена опалубка для образования обсадной оболочки, Передний торец опалубки является упором для тыльных сторон инструментов при их извлечении из скважины.

Инструменты имеют асимметричный профиль относительно продольной оси и . выполнены в виде продольно усеченных ци- 30 линдрическими поверхностями конусов.

Это необходимо для складывания рабочего органа, В состоянии, когда инструменты обращены усеченными сторонами внутрь, ра. бочий орган имеет диаметр наибольший, 35 равный диаметру черновой скважины и наибольшему диаметру (наружному) опалубки

14. Когда инструменты обращены усеченными сторонами наружу, рабочий орган имеет диаметр несколько меньший внутреннего 40 диаметра опалубки. Это свойство используется для ввода устройства в скважину, но не может быть использовано для извлечения

era, так как отсутствует возможность точной установки инструментов в наименьший ди- 45 аметр, или она весьма сложна для реализации в скважинах малого диаметра. Каждый же инструмент имеет поперечный габарит меньше; чем внутренний диаметр опалубки.

Устройство- для планетарного бурения работает следующим образом.

Вращение от планетарного редуктора передается на шпиндели 2, обеспечивая их вращение вокруг своих осей и вокруг оси 55 устройства. В результате действия на забой инструментов 1 образуется круглая черновая скважина диаметром, равным внешнему диаметру D1 опалубки. Перемещаясь вперед вместе с устройством для образования скважины 13, опалубка 14 образует обсадную оболочку (фиг,3).

При вращении шпинделей 2 с инструментами 1 последние испытывают действие тангенциальных и осевых сил. Шпоночные соединения 3 фиксируют инструменты от проворота их на шпинделях, т.е; от действия тангенциальных усилий. Осевые усилия, действующие при бурении, прижимают инструменты 1 к забою, предотвращая их сход со шпинделей вперед, а бурты на шпинделях, в которые упираются инструменты, предотвращают передвижение последних назад. Таким образом обеспечивается нормальная работа рабочего органа. Упругий фиксатор предотвращает действие случайных осевых усилий, действующих на инструмент и направленных вперед, Упругий фиксатор предотвращает действие случайных осевых усилий, действующих на инструмент и направленных вперед. Упругий фиксатор также возвращает инструмент назад, если последний все-таки сместился вперед на небольшую величину, Крышка 11 предохраняет полость с канатиками от попадания в нее шлама, из-за которого возможно заклинивание канатиков.

При необходимости в ремонте инструментов 1, их замены или выводе устройства из глухой законченной скважины иэ нее можно выводить лишь устройство для образования скважины 13 с рабочим органом, оставляя на месте опалубку 14, так как выводу последней препятствует образованная ею оболочка, т.е. рабочий орган нужно пропустить через внутреннюю полость опалуб- ки диаметром Ог.

При отключенном приводе устройство

13 начинают подавать назад, вместе с которым перемещаются назад и шпиндели 2.

При этом инструменты 1 упираются тыльными сторонами в передний торец опалубки

14, являющийся для них.упором. Когда осевое усилие превысит усилие пружин 7, торцы пальцев 6 выйдут иэ сферических углублений 4, что приводит к расфиксированию инструментов и далее — к сходу их со шпинделей, чему не препятствуют шпоночные пазы в инструменте, открытые сзади, В результате схода инструментов будут раскручиваться канатики 9 с выходом их из полости по оси отверстия в инструментах.

Сошедшие со шпинделей инструменты свободно ложатся на дно скважины и далее связаны со шпинделями только канатиками

9 (фиг,4). Поскольку инструменты имеют диаметр, меньше диаметра Dg внутренней полости опалубки, то они будут за канатиками втягиваться вслед за шпинделями в эту по1798507 лость при дальнейшем продвижении назад устройства 13. Так как канатики имеют разную длину, то инструменты располагаются в полости последовательно друг. за другом, не заклиниваясь в ней, и в дальнейшем вытягиваются из опалубки и из обсаженной скважины беспрепятственно. (фиг.3), Винты 8 уводятся вместе со шпинделями 2, а крышки 11 остаются зафиксированными на инструментах 1.

После завершения ремонта или замены инструментов они вновь устанавливаются на шпинделях 2. Для этого вынимается стопорное кольцо 12, вынимается крышка 11, вытягивают канатик со стороны крышки, приближая инструмент к шпинделю, затем, преодолев действие упругого фиксатора устанавливают инструмент на шпиндель, далее наматывают канатик на винт 8 и закрывают полость канатика крышкой 11. . Для ввода устройства 13 в скважину инструмент визуально позиционируют, включая привод вращения шпинделей на короткие промежутки времени, Установив инструменты усеченными сторонами наружу, вводят устройство в скважину и, достигнув забоя, включают привод вращения инструмента и продолжают бурить.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство имеет более широкие экс5 плуатационные возможности, так как оно позволяет проводить обсаженные скважины большой протяженности и малого диаметра.

Формула изобретения

10 Устройство для планетарного бурения, включающее привод вращения, породоразрушающие инструменты асимметричного относительно продольной оси профиля, установленные на шпинделях привода враще15 ния, и обсадную трубу. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей за счет бурения скважин большой протяженности с их обсадкой, обсадная труба снабжена упорами, разме20 щенными с внутренней стороны за породоразрушающими инструментами, при этом последние связаны со шпинделями посредством гибких связей различной длины и установлены с возможностью осевого

25 перемещения при взаимодействии их тыльных частей с упорами, !

798507

Фий

Составитель Н.Шапошников

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А.Козориз

Редактор Т,Горячева

Заказ 759 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