Аппарат для бурения скважин в угольных пластах

 

.% 91921

Класс 5а. 26

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

А. И. Донцов

АППАРАТ ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН В УГОЛЬНЫХ HJlACTAX

Заявлено 27 чая 1950 г. за М 51, 780/418866 в 1 осгехннну CCCP

Известны аппараты для бурения скважин в угольных пластах, имеющие две направляющие опоры, через которые проходит жесткий вал, несущий шарнирно соединенное с ним долото с шаровой режущей головкой. Недостатком таких аппаратов являет я то что они не обеспечивают автоматическое отклонение оси пробуриваемой скважины в сторону угольного слоя при встрече долота с от;шчной от этого слоя по крепости почвой или кровлей.

В описываемом аппарате этот недостаток устранен тем. что долото его снабжено второй ступенью резания, выполненной в виде расположенной в задней части долота, за точкой его шарнирного крепления и валу, конусообразной коронки, имеюгцей больший диаметр, чем его передняя шаровая режущая головка.

При встрече этого долота с почвой или кровлей, имеющей отличную от утольного слоя крепость, он отклоняется и, образуя рычажную режущую систему.. автоматически отклоняет ось пробуриваемой скважины в сторону угольного слоя.

С целью предупреждения боковых отклонений долота и обеспечен!!я возможности его отклонений только в вертикальной плоско ти, в передней опоре аппарата установлен свободно подвешенный груз, связанный через зубчатую передачу с установочной направляющей рамкой.

На чертеже изображен описываемый аппарат в продольном разрезе.

Самонаправляемый буровой аппарат состоит из следующих основных узлов: передней направляющей опоры, задней направляющей опоры и соединяющего обе опоры жесткого вала.

Передняя опора 1 представляет собой цилиндрический корпус 4, несущий закрепленные по его концам пластинчатые пружины 5. Внутри цилиндрического корпуса 4 помещен отвес-груз 6, служащий для установки в ориентированном положении установочной рамки 7. Установочная рамка 7 вставлена в корпус 8, соединенный на резьбе с втулкой

0, проходящей через переднее отверстие цилиндрического корпуса 4 и № 91921 своей канавкой на торфе соединяющейся с зубчатой муфтой 10 отвесагруза б. В корпусе 4 закреплено кольцо 11, входящее в зацепление с зубчатой муфтой 10 и, таким образом, обеспечивающее возможность устанавливать переднюю опору 1, а вместе с ней и установочную рамку

7 в ориентированном положении. Для предотвращения возможного проворота передней опоры по отношению к скважине на пластинчатых пружинах 5 имеются продольные лезвия высотой 1,5 — 2,0 мл, внедряющиеся в стенки скважины. Задняя опора (фонарь) 2 состоит из ряда пластинчатых пластин 12, приваренных к двум втулкам 18. Передняя и задняя опоры надеваются на жесткий вал 8, снабженный на своем заднем конце муфтой 14 для соединения аппарата с инструментом На муфту 14 может надеваться диск с резцами для выбуривания во время прихватос аппарата на забое. Передний конец жесткого вала 8 оканчивается шаровой головкой 15, на которой крепится долото. Я(есткий вал 8 состоит из двух частей — передней и задней, соединенных между собой муфтой 1б, на которой при необходимости крепится расширительный диск 17.

Долото имеет переднюю шаровую режущую головку 18, соединенну а на резьбе с корпусом 19 долота, снабженным второй ступенью резания, выполненной в виде конусообразной режущей коронки 20. Режущая коронка 20 имеет больший диаметр, чем шаровая режущая головка 18. Хвостовик 21 корпуса 19 долота входит в установочную рамку 7.

Для работы по угольному пласту, более крепкому, чем почва или

1<роВ. 151 должно быть применено 3o loTQ I: удлиненной передней частью (долото типа А). В случае, если почва и кровля крепче угольного пласта, используется долото с укороченной передней частью (долото типа Б).

Принцип работы описываемого самонаправляемого бурового аппарата состоит в том, что аппарат при бурении скважины в угольном пласте может отклоняться от почвы или кровли пласта при его подходе к контакту, благодаря применению описанного выше шарнирно закрепленного на конце жесткого вала долота, образующего рычаг и стремящегося отклониться в сторону. наименьшего сопротивления.

При бурении скважины по угольному пласту малой мощности (в пределах 30 — бО сл), более крепкому, чем почва и кровля, применяется, как указывалось выше, долото типа А с удлиненной передней частью, у которого точка закрепления на валу находится от переднего конца долота на расстоянии примерно около 2/3 всей его длины. При бурении совпадает разность моментов, под действием которой передний конец долота, являющийся в данном случае ведущим, поворачивается в сторону более "лабых слоев угля. При этом задняя короночная часть долота, следуя за его передней частью, отклоняется в противоположную сторону, т. е. в сторону более крепких слоев угля, и расширяет скважину, искривляя при этом ее основной ствол Подходя к этому месту, передняя направляющая опора 1 аппарата уходит по кривой вслед за режущей коронкой 20 долота, вследствие чего продольная ось аппарата отклоняется от ее первоначального напряжения.

Расположенный в передней опоре 1 отвес-груз б, связанный через зубчатую муфту 10 и втулку 9 с установочной рамкой 7, ограничивающей перемещения долота в стороны, дает ему возможность отклонять"я только вверх и вниз, благодаря чему направление долота по азимуту остается постоянным.

При такой конструкции долота аппарат может бурить скважину, не выходя из пласта, так как стоит передней режущей головке 18 долота несколько отклониться в сторону мягкого угла, как задняя его коронка

20 автоматически начинает врезаться в противоположную сторону, т е. в сторону твердого слоя угля. № 91921

Дойдя до противоположной твердой стороны, передняя головка долота вновь отклонится в сторону мягкого угля, а задняя корончатая сторона долота — в противоположную ей сторону более твердых слоев угля. Таким образом, аппарат в худшем случае будет двигаться с незначительным отклонением от почвы к кровле, делая скважину слегка извилистой на значительных интервалах переходов от почвы к кровле и обратно. В лучшем же случае, в угольном пласте, не имеющем включений твердых пород, он будет бурить прямолинейную скважину. В случае наличия в угольном пласте включений пород более твердых, чем уголь, необходимо на вал аппарата за передней опорой 1 установить расширительный диск 17 для выравнивания стенок скважины, так как последние могут быть неровными, вследствие разнопеременных направлений передней головки долота, вызываемых частыми встречами долота с включениями кусков твердых пород в угольном пласте (например колчедан).

При бурении скважины по угольному пласту с более крепкой почвой и кровлей, чем угольный пласт, используется долото типа Б, у которого передняя режущая шаровая головка 18 укорочена и больший момент по отношению к точке его крепления находится на стороне задней режущей коронки 20 долота. Вследствие этого управляющей частью долота типа Б является задняя его коронка 20, которая, встретив на своем пути более твердый слой угля или породы, сразу же от него отклоняется в сторону более мягкого слоя. Противоположная сторона коронки 20 начинает резать в сторону более мягкого угля, одновременно отводя весь аппарат в эту сторону.

Предмет изобретения

1. AIIIIBpBT для бурения скважин в угольных пластах, имеющий две направляющие опоры, через которые проходит жесткий вал, несущий шарнирно соединенное с ним долото с шаровой режущей головкой, отл и ч а ю шийся тем, что, с целью автоматического отклонения оси пробуриваемой скважины в сторону угольного слоя при встрече долота с отличной от этого слоя по крепости почвой или кровлей, указанное долото снабжено второй ступенью резания, выполненной в виде расположенной в задней части долота за точкой его шарнирного крепления и валу конусообразной коронки, имеющей больший диаметр, чем его передняя шаровая режущая головка.

2. Аппарат по п. 1, о тли ч аю щий ся тем, что в его передней опоре установлен свободно подвешенный груз, связанный через зубчатую муфту и втулку с установочной рамкой, ограничивающей боковые отклонения долота и обеспечивающей возможность его отклонений лишь в вертикальной плоскости

¹ 91921

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Редактор Л. П. Ситников

Типография Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Петровка, 14

Информационно-издательский отдел. объем 0,34 п. л. Зак. 5565

Подп к печ I I.VIII-59 г. 1 ираки 360 Цена 50 коп.