Буровой снаряд

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 060576 (21) 2357179/22-03

Союз Советсник

Социалистических

Республик (1819301.+

° . (51)М. Кл. с присоединением заявки ¹E 21 В 25/00

Е 21 С 13/12

Государственный комнтет

СССР

llo делам нзобретеннй н открытий (23) Приоритет-Опубликовано 070481. Бюллетень И 13

Дата опубликования описания 100431 (53) УДК 622. 243.64 (088. 8) (72) Автор изобретения

И. Я. Шабалов (71) заявитель (54) БУРОВОЙ СНАРЯД

Изобретение относится к горному делу, в частности к средствам для бурения скважин большого диаметра.

Известны снаряды для бурения сква- к жин большого диаметра, содержащие многоступенчатый породоразрушающий наконечник (1).

Недостатком этих снарядов является низкая эффективность процесса иэза значительной площади забоя и большого объема разрушаемой породы.

Более производительны снаряды,. осуществЛяющие бурение кольцевым забоем.

Известен буровой снаряд, содержащий колонковую трубу с коронкой, а также устройство для подрезания керна в виде поворачивающихся в поперечной плоскости ножей, связанных с механизмом поворота и механизмом фик-. 20 сации f2 ).

Однако в известном снаряде конструкция механизма поворота и фиксацис ножей, имеющая связь с наземным приводом, требует для своего размещения также значительного конструктивного пространства, что увеличивает площадь кольцевого забоя.

Цель изобретения — повышение эффек тивности бурения за счет уменьшения площади кольцевого забоя и размеров корбнки.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве механизм .поворота ножей выполнен в виде подвиж-. ных кареток, установленных на коронке с воэможйостью взаимодействия с забоем.

Для подрезания керна после saacaнения колонковой трубы механизм фиксации ножей может быть выполнен в виде стопорных пальцев и подвижного ста кана, соединенных тягами.

- Для сцепления с поверхностью забоя каретки могут быть снабжЕны резцами.

На фиг.1 изображен предлагаемый снаряд, продольный разрез: на фиг.2 вид А фиг.1, в рабочем положении при проходке скважины: на фиг.3 - разрез

Б-Б фиг.1.

На нижнем торце корпуса 1 коронки находятся проходные резцы 2,.от которых внутри корпуса вверх выполнены винтовые пазы а. В нижней части кор- . пуса 1 коронки имеются окна, в которых находятся ножи 3 с резцами 4. Ножи 3 имеют свободу поворота в горизонтальной плоскости на осях 5. Длялучшего резания и удаления разрушен"

819301 ного грунта от резцов 4, на передних концах подреэных ножей 3 выполнены прорези b. Части корпуса 1 коронки, находящиеся под окнами, изнутри и снаружи уменьшены по толщине, образуя направляющие б отжимных кареток 7 с твердосплавными резцами 8. Каретки установлены со свободой передвижения по направляющим б при помощи винтов и вставок 9. Для фиксации ножей 3 в окнах при проходке скважины служат фиксирующие пальцы 10, которые входят через отверстия корпуса 1 коронки в глухие отверстия 11 подрезных ножей 3. Коронка крепится к нижнему концу колонковой трубы

12, внутренние стенки которой снабжены лопастями 13 шнека, являющимися продолжением винтовых пазов а. Внутри верхней части колонковой трубы 12 имеется ограничительный стакан 14 со свободой перемещения в осевом направлении без проворачивания благодаря штифтам на своих стенках, входящим в продольные прорезы (не показаны на чертежах) на стенках колонковой трубы 12. В дне ограничительного стакана 14 имеются отверстия, в которые проходят верхние концы тяг 15, нижними концами соединенных со этопорными пальцами 10.

Регулировка глубины забуривания за . один рейс инструмента осуществляется гайкой 16. С целью предотвращения повреждения тяг 15 разрушенной породой, транспортируемой шнеком,они защищены кожухами 17. Верхним концом колонковой трубы 12 буровой снаряд соединяется с валом электробура.

Резцы 4 подрезных ножей 3 расположены от оси 5 поворота на расстоянии, равном среднему радиусу буровой коронки, а длина ножей 3 по хорде составляет 1,2-1,3 среднего радиуса буровой коронки.

Буровой снаряд работает следующим образом.

При проходке скважины подрезные ножи 3 находятся в окнах корпуса 1 буровой коронки и застопорены стопорными пальцами 10. Отжимные каретки 7 находятся впереди подреэных ножей 3 и своими скошенными сторонами под действием сил сопротивления грунта резанию резцами 4 упираются в скошенные концы подрезных ножей 3, стремясь расклинить их от стенок корпуса 1 буровой коронки к центру скважины. ПроходныЕ резцы

2, разрушая забой, обуривают периметр скважины, оСтавляя в центре неразрушенный монолит грунта - керн.

Разрушенная порода от резцов 2 по винтовым пазам а поднимается к лопастям 13 шнека и Осыпается с последних на образующийся керн. По заполнении колонковой трубы 12 керном и выбуренной породой до упора н дно ограничительного стакана 14, 60

5

55 последний при дальнейшем эабуривании поднимается вместе с тягами 15 и стопорными пальцами 10, нижние концы которых выходят из отверстий

11, предоставляя свободу поворота ножам 3. Отжимные каретки 7 под действием сил сопротивления грунта резанию резцами 4, передвигаясь по направляющим 6 и воздействуя на скошенные передние концы подрезных ножей 3 раскэтинивают их .от стенок корпуса 1 буровой коронки и прижимают,их к керну. Этот момент сопро-! вождается довольно резким увеличением нагрузки на забойный двигатель так как к силам сопротивления грунта резанию резцами 2 прибавились силы сопротивления грунта резанию резцами 4 подрезных ножей 3. Машинист, не выключая забойный двигатель, прекращает подачу бурового инструмента на забой, продолжая подрезание керна. Конец подрезания керна характеризуется работой забойного двигателя вхолостую. Буровой снаряд вместе с керном и выбуренной породой на нем поднимается на поверхность, отводится в сторону и ставится на специальную подставку с двумя выступами наверху.

Керн, опираясь на эти выступы, освобождает подреэные ножи 3 от нагрузки своим весом, и рабочий специальным багром через прорези b в ножах 3 вво- . дит последние в окна и отходит на безопасное расстояние. Машинист поднимает буровой снаряд. и керн вместе с выбуренной породой остается на подставке и впоследствии убирается. Рабочий стопорит подрезные ножи 3 стопорными пальцами 10 и цикл повторяется.

Таким образом, в связи с тем,.что площадь выбуриваемого кольца забоя скважины может быть уменьшена до минимума, допускаемого прочностью материала стенок корпуса буровой коронки, удельное давление на режущие элементы последней, при одной и той же нагрузке на буровой инструмент резко увеличится, что влечет за собой соответственное увеличение скорости проходки скважины. При бурении скважин . большого диаметра под буронабивные сваи промышленных и гражданских сооружений и подстолбчатые опоры мостов разрушаемая площадь кольца забоя скважины может быть доведена до 1520%.

Формула изобретения

1. Буровой снаряд, содержащий колонковую трубу с коронкой, а также устройство для подрезания керна в виде поворачивающихся в поперечной плоскости ножей, связанных с механизмом поворота и механизмом фиксации, отличающийся тем, что, с целью повыщения эффективности бурения за счет уменьшения площади

819301,кольцевого забоя и размеров коронки, механизм поворота ножей выполнен в виде подвижных кареток, установленных на коронке с воэможностью взаимодействия с забоем.

2. УстрОйстВО пО пв1р О т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью подрезания керна после заполнения колонковой трубы, механизм фиксации ножей выполнен в виде стопорных пальцев и подвижного стакана соединенных тягами.

3. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения сцепления с поверхностью забоя, каретки снабжены резцами.

Источники информации. принятые во внимание при экспертизе

1. Брылов С.A. и др. Бурение скважин большого диаметра. Обзор

ВИЭМС. Сер. Техника и технология геологоразведочных работ: организация производства. N 1973, с.16.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 548704, кл. Е 21 В 25/00, 1972 (прототип).