Устройство для бурения скважин

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для бурения вертикальных скважин в рыхлых, слабосвязных и пористых горных породах. Устройство содержит подвешенный через кабельный замок на грузонесущем кабеле породоразрушающий буровой инструмент, редуктор прямого вращения, закрепленный между буровым инструментом и электродвигателем, лебедку, на которой намотан грузонесущий кабель, источник электрической энергии. Дополнительно снабжено расположенными на одной оси редуктором обратного вращения, размещенным на другом конце электродвигателя, расширителем скважины, распорным устройством и утяжеленной бурильной трубой. Расширитель выполнен в виде конусного шнека с ребордами, армированными твердым сплавом, жестко соединенного с редуктором обратного вращения. Утяжеленная бурильная труба соединена с распорным устройством посредством опорных подшипников. Буровой инструмент выполнен в виде конусного шнека с ребордами, армированными твердым сплавом. Изобретение обеспечивает увеличение кпд устройства практически в два раза. 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для бурения вертикальных скважин в рыхлых, слабосвязных, пористых породах.

Известны самоходные буровые установки УГБ-50М, УГБ-1ВС, предназначенные для бурения гидрогеологических, инженерных и разведочных скважин (см. Справочник инженера по бурению геолого-разведочных скважин, том 1, с. 101-104, под редакцией проф. Козловского Е.А. Основной вид бурения - вращательный, без промывки с использованием шнеков). Установка включает буровой станок, бурильную колонну, состоящую из шнеков, и также позволяет бурить ударно-канатным способом.

Недостатком установки является наличие дорогостоящего оборудования - бурового станка, гидравлического и электрического оборудования, а также она требует значительных затрат времени на спускоподъемные операции.

Наиболее близким аналогом изобретения является "Колонковый электромеханический буровой снаряд", основанный на разрушении горной породы (льда) резцами кольцевой коронки с получением керна (авторское свидетельство СССР 1472613, Кл. Е 21 В 4/04, публ. БИ 14, 1989 г.), взятый нами за прототип. Соответствующая буровая установка включает в себя буровой электромеханический снаряд, подвешенный на грузонесущем кабеле и снабженный кольцевой коронкой, керноприемной трубой, электрическим двигателем с редуктором, лебедку, на которой намотан грузонесущий кабель, мачту с роликом и источник электрической энергии.

Недостатком данного устройства являются сложность его конструкции при использовании устройства для бурения рыхлых, слабосвязных и пористых горных пород из-за специфичности выполняемых функций бурения скважин во льдах с низкими температурами - до -57^oС и как следствие этой специфичности - низкий КПД при бурении указанных выше пород.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Техническим результатом изобретения является создание более простого устройства для бурения скважин в рыхлых, слабосвязных и пористых породах и повышение КПД устройства.

Технический результат достигается тем, что устройство для бурения скважин, включающее подвешенный через кабельный замок на грузонесущем кабеле породоразрушающий буровой инструмент, редуктор прямого вращения, закрепленный между буровым инструментом и электродвигателем, лебедку, на которой намотан грузонесущий кабель, мачту с роликом и источник электрической энергии, согласно изобретению, дополнительно снабжено расположенными на одной оси редуктором обратного вращения, размещенным на другом конце электродвигателя; расширителем скважины, выполненным в виде конусного шнека с ребордами, армированными твердым сплавом, жестко соединенным с редуктором обратного вращения; распорным устройством и утяжеленной бурильной трубой, соединенной с распорным устройством посредством опорных подшипников, при этом буровой инструмент выполнен в виде конусного шнека с ребордами, армированными твердым сплавом.

Устройство поясняется чертежом, где показана общая схема устройства.

Устройство для бурения скважин в рыхлых, слабосвязных и пористых горных породах состоит из бурового инструмента 1, выполненного в виде конусного шнека с ребордами, армированными твердым сплавом, который соединен с электродвигателем прямого вращения 2 посредством редуктора 3. С другой стороны электродвигатель 2 через редуктор обратного вращения 5 соединен с расширителем скважины 4, выполненным в виде конусного шнека с ребордами, армированными твердым сплавом. Утяжеленная бурильная труба 7 соединена с распорным устройством 6 посредством опорных подшипников 8, при этом один конец грузонесущего кабеля 9 соединен с устройством посредством кабельного замка 10, а другой конец грузонесущего кабеля 9 соединен через токосъемник 11 с источником электрической энергии 12. Устройство снабжено также лебедкой 13, на барабан которой намотан грузонесущий кабель 9, мачтой 14 с роликом 15.

Устройство работает следующим образом. После сборки устройства и постановки его в скважину подается электрическая энергия по жилам грузонесущего кабеля 9 к электродвигателю 2. Запускается электродвигатель 2, при этом буровой инструмент 1, выполненный в виде конусного шнека с ребордами, армированными твердым сплавом, вращаясь с малыми оборотами за счет большого передаточного числа редуктора прямого вращения 3, внедряется в рыхлую горную породу, увлекая за собой все устройство. Вращающий момент, создаваемый редуктором обратного вращения, равный вращающему моменту, затраченному на бурение скважины буровым инструментом 1, воспринимается расширителем скважины 4, выполненным в виде конусного шнека, используется для расширения скважины до заданного диаметра. В процессе бурения вращающий момент, создаваемый редуктором прямого вращения, и вращающий момент, создаваемый редуктором обратного вращения, могут меняться на незначительную величину за счет разной прочности породы. В этом случае для исключения вращения корпуса бурового снаряда используется распорное устройство 6. Для создания осевой нагрузки на забой скважины при применении грузонесущего кабеля 9 используется утяжеленная бурильная труба 7, соединенная с устройством посредством опорных подшипников 8, исключающих закручивание грузонесущего кабеля 9. Скважина образуется за счет механического уплотнения проходимой рыхлой, слабосвязной или пористой породы.

Техническое преимущество предложенного авторами устройства для бурения рыхлых, слабосвязных и пористых пород, как следует из описания его конструкции и работы, состоит в конечном итоге в создании двух вращающих моментов при бурении скважин - вращающего момента, затрачиваемого на разрушение горной породы буровым инструментом впереди движущегося забоя, и дополнительного вращающего момента, создаваемого редуктором обратного вращения, воспринимаемого расширителем скважины, что позволяет увеличить КПД предложенного устройства практически в два раза.

Формула изобретения

Устройство для бурения скважин, включающее подвешенный через кабельный замок на грузонесущем кабеле породоразрушающий буровой инструмент, редуктор прямого вращения, закрепленный между породоразрушающим буровым инструментом и электродвигателем, лебедку, на которой намотан грузонесущий кабель, источник электрической энергии, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено расположенными на одной оси редуктором обратного вращения, размещенным на другом конце электродвигателя, расширителем скважины, выполненным в виде конусного шнека с ребордами, армированными твердым сплавом, соединенным с редуктором обратного вращения, распорным устройством и утяжеленной бурильной трубой, соединенной с распорным устройством посредством опорных подшипников, при этом буровой инструмент выполнен в виде конусного шнека с ребордами, армированными твердым сплавом.

РИСУНКИ

Рисунок 1