Устройство для очистки шнеков

Изобретение относится к области вращательного шнекового бурения скважин, а именно к устройствам для очистки невращающихся шнеков. Устройство содержит основание и закрепленный на нем посредством подшипников очистной барабан с отвальным ножом криволинейного профиля, одна сторона которого опирается прямолинейной кромкой на трубу шнека по огибающей, а вторая, выходящая за наружный диаметр очистного барабана, - криволинейной кромкой на рабочую поверхность спирали шнека, имеющим ширину менее шага спирали и установленным в винтовой паз на теле очистного барабана, прорезанный под углом, равным углу наклона спирали шнека, и связанным с очистным барабаном при помощи оси крепления и шарнирных защелок с возможностью размещения снаружи и внутри очистного барабана, ролики, опирающиеся на рабочую поверхность спирали шнека и размещенные с тыльной стороны отвального ножа. Очистной барабан снабжен вторым отвальным ножом, установленным последовательно за первым с противоположной стороны шнека, и имеющим ширину равную шагу спирали шнека. Ролики закреплены на отвальных ножах. Криволинейные кромки отвальных ножей выполнены по радиусам с центром в осях крепления отвальных ножей и контактируют с конгруэнтными им поверхностями винтовых пазов очистного барабана. Изобретение обеспечивает повышение эффективности очистки шнеков от пробок породы. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области вращательного шнекового бурения скважин, а именно к устройствам для очистки невращающихся шнеков.

Известно устройство для очистки шнеков, содержащее очистной барабан с отвальным ножом криволинейного профиля, одна сторона которого опирается прямолинейной кромкой на трубу шнека по огибающей, а вторая, выходящая за наружный диаметр очистного барабана, - криволинейной кромкой на рабочую поверхность спирали шнека, установленным в винтовой паз на теле очистного барабана, прорезанный под углом, равным углу наклона спирали шнека, и связанным с очистным барабаном при помощи оси крепления и шарнирных защелок с возможностью размещения снаружи и внутри очистного барабана, привод очистного барабана (см. стр.130, рис.86. Башкатов Д.Н., Олоновский Ю.А. Вращательное шнековое бурение геологоразведочных скважин. - М.: Недра, 1968. - 192 с.; А.С. СССР №163558 Е 21 В 41/01, 1964).

Наличие отвального ножа указанной конструкции позволяет при очистке буровой мелочи уменьшить просыпание последней обратно в скважину через зазор между торцом спирали и внутренней поверхностью очистного барабана в районе винтового паза (выдачного окна), и отводить часть буровой мелочи, поступившей на нож, за наружный диаметр очистного барабана, а при очистке пробок из уплотненной породы уменьшить сопротивление перемещению уплотненной буровой мелочи по криволинейной (выгнутой) поверхности отвального ножа и снизить энергоемкость процесса очистки.

Недостатками этого устройства являются возможность перекоса и его заклинивание на шнеке в виду наличия давления на шнек только от одного отвального ножа, просыпание части буровой мелочи обратно в скважину через зазор между спиралью шнека и внутренней поверхностью очистного барабана, не перекрытый телом отвального ножа, в районе винтового паза (выданного окна), значительный расход энергии на преодоление сил трения при движении отвального ножа по рабочей поверхности спирали невращающегося шнека и наличие дополнительного механизма для вращения очистного барабана, что усложняет конструкцию устройства для очистки шнеков.

Известно также устройство для очистки шнеков, содержащее основание и закрепленный на нем посредством подшипников очистной барабан с плоским отвальным ножом, имеющим возможность размещения снаружи и внутри барабана, ролики, опирающиеся на рабочую поверхность спирали и размещенные с тыльной стороны отвального ножа (см. а.с. СССР №705099, кл. Е 21 В 19/00, Е 21 С 1/14, 1979, Бюл. №47). Данное решение позволяет снизить расход энергии вследствие отсутствия дополнительного механизма вращения очистного барабана, а также установки последнего на подшипники и взаимодействия очистного барабана с рабочей поверхностью спирали невращающегося шнека посредством роликов, свободно перекатывающихся по рабочей поверхности спирали шнека.

Недостатками данного устройства являются невозможность размещения роликов снаружи очистного барабана, что предопределяет дополнительные затраты времени на монтаж-демонтаж устройства при операциях очистки шнеков и снижает производительность буровых работ, выполнение отвального ножа плоским, что, с одной стороны, способствует просыпанию срезанной отвальным ножом породы обратно в скважину через зазор между торцом спирали шнека и внутренней поверхностью очистного барабана или ее прессование в этом зазоре, а с другой стороны, плоская поверхность отвального ножа увеличивает сопротивление перемещению по нему срезанной породы и также требует дополнительных затрат энергии. Кроме этого, вследствие того что ширина отвального ножа меньше ширины межвиткового пространства шнека, при очистке пробок породы на спиралях шнека будет оставаться несрезанная отвальным ножом порода, которая в зависимости от степени уплотнения будет либо оставаться на спиралях шнека и требовать дополнительной очистки, либо будет осыпаться на следующие за первым ролики (незащищенные ножом), способствовать их заклиниванию, ухудшать качество очистки, повышать утомляемость бурового персонала, снижать производительность буровых работ и т.п.

Заявляемое техническое решение направленно на повышение эффективности очистки шнеков от пробок породы.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для очистки шнеков, содержащем основание и закрепленный на нем посредством подшипников очистной барабан с отвальным ножом криволинейного профиля, одна сторона которого опирается прямолинейной кромкой на трубу шнека по огибающей, а вторая, выходящая за наружный диаметр очистного барабана, - криволинейной кромкой на рабочую поверхность спирали шнека, имеющим ширину менее шага спирали шнека и установленным в винтовой паз на теле барабана, прорезанный под углом, равным углу наклона спирали шнека, и связанным с очистным барабаном при помощи оси крепления и шарнирных защелок с возможностью размещения снаружи и внутри очистного барабана, ролики, опирающиеся на рабочую поверхность спирали шнека и размещенные с тыльной стороны отвального ножа, очистной барабан снабжен вторым отвальным ножом, установленным последовательно за первым с противоположной стороны шнека, а ролики закреплены на отвальных ножах, при этом ширина второго отвального ножа равна шагу спирали шнека, причем криволинейные кромки отвальных ножей выполнены по радиусам с центром в осях крепления отвальных ножей и контактируют с конгруэнтными им поверхностями винтовых пазов очистного барабана. При этом отвальные ножи на осях крепления подпружинены с двух сторон.

На фиг.1 показан общий вид устройства для очистки шнеков; на фиг.2 - то же, разрез по А-А; на фиг.3 - то же, вид Б.

Устройство для очистки шнеков 1 жестко связано с буровой мачтой (не показана), содержит основание 2 и закрепленный на нем посредством подшипников 3 очистной барабан 4 с отвальными ножами 5 и 12 криволинейного профиля, одна сторона которых опирается прямолинейной кромкой 6 на трубу шнека 1 по огибающей, а вторая, выходящая за наружный диаметр очистного барабана 4, - криволинейной кромкой 7 на рабочую поверхность спирали шнека 1. Отвальный нож 5 имеет ширину гораздо меньше шага спирали шнека 1, а ширина установленного последовательно за ним отвального ножа 12 равна шагу спирали шнека 1. Оба ножа 5 и 12 установлены в винтовые пазы 8, прорезанные на теле очистного барабана 4 под углом, равным углу наклона спирали шнека 1 и связаны с очистным барабаном при помощи осей крепления 9 и шарнирных защелок 10 с возможностью размещения снаружи и внутри очистного барабана 4. При этом криволинейные кромки 7 отвальных ножей 5 и 12 выполнены по радиусам (R) с центром в осях крепления 9 и контактируют с конгруэнтными поверхностями 13 винтовых пазов 8 очистного барабана 4. Каждый из отвальных ножей 5 и 12 снабжен роликами 11, закрепленными с тыльной стороны отвальных ножей 5 и 12 и опирающихся на рабочую поверхность спирали шнека 1, причем отвальные ножи 5 и 12 на осях крепления 9 подпружинены 14 с двух сторон.

Работает устройство для очистки шнеков следующим образом. После прекращения бурения скважины на полную глубину отвальные ножи 5 и 12, находящиеся снаружи очистного барабана 4, поворачивают вокруг осей 9 и вводят через винтовые пазы 8 очистного барабана 4 в межвитковое пространство шнека 1 до момента соприкосновения их прямолинейных кромок 6 с трубой шнека 1 по огибающим и фиксируют при помощи шарнирных защелок 10. После этого осуществляется подъем невращающегося шнека 1 при помощи подъемного механизма (не показан), в процессе которого ролики 11 катятся по наклонной (очищенной) спирали шнека 1, сообщая вращательное движение очистному барабану 4 с отвальными ножами 5 и 12, которые, находясь в своих линиях резания (с опережением первого отвального ножа 5), легко снимают налипшую в межвитковом пространстве породу и она свободно транспортируется по криволинейным поверхностям отвальных ножей 5 и 12 за пределы очистного барабана 4 через винтовые пазы 8, не просыпаясь в зазоры между торцом спирали шнека 1 и внутренней поверхностью очистного барабана 4 вследствие надежного перекрытия последних телом отвальных ножей 5 и 12, контактирующих своими криволинейными кромками 7 с конгруэнтными им поверхностями 13 винтовых пазов 8. В случае использования шнеков с деформированной спиралью в работу будут включатся компенсационные пружины 14.

Предлагаемое техническое решение позволяет уменьшить энергоемкость процесса очистки шнека за счет снижения сопротивлений резания и транспортирования налипшей породы, повысить качество очистки шнеков, облегчить труд буровой бригады и, в целом, повысить эффективность очистки шнеков от пробок породы.

1. Устройство для очистки шнеков, содержащее основание и закрепленный на нем посредством подшипников очистной барабан с отвальным ножом криволинейного профиля, одна сторона которого опирается прямолинейной кромкой на трубу шнека по огибающей, а вторая, выходящая за наружный диаметр очистного барабана, - криволинейной кромкой на рабочую поверхность спирали шнека, имеющим ширину менее шага спирали и установленным в винтовой паз на теле очистного барабана, прорезанный под углом, равным углу наклона спирали шнека, и связанным с очистным барабаном при помощи оси крепления и шарнирных защелок с возможностью размещения снаружи и внутри очистного барабана, ролики, опирающиеся на рабочую поверхность спирали шнека и размещенные с тыльной стороны отвального ножа, отличающееся тем, что очистной барабан снабжен вторым отвальным ножом, установленным последовательно за первым с противоположной стороны шнека, а ролики закреплены на отвальных ножах, при этом ширина второго отвального ножа равна шагу спирали шнека, причем криволинейные кромки отвальных ножей выполнены по радиусам с центром в осях крепления отвальных ножей и контактируют с конгруэнтными им поверхностями винтовых пазов очистного барабана.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отвальные ножи на осях крепления подпружинены с двух сторон.