БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 1994 года по МПК E21D1/06 E21B7/28 

Изобретение относится к буровому инструменту для вращательного бурения геологоразведочных и эксплуатационных скважин в мягких породах разных типов.

Цель изобретения - повышение эффективности бурения, увеличение производительности.

На фиг. 1 изображен буровой инструмент, установленный на колонне труб, состоящий из породообразующего наконечника, корпуса с расширителем, установленного на колонне труб, механизма для удаления пробуренной породы в виде скипа, размещенного внутри колонны труб, патрубка со шнековой навивкой и сквозными окнами на нем, совмещенными с окнами на колонне, причем буровые ножи расширителя установлены перпендикулярно осевой линии труб, в разрезе.

На фиг. 2 изображен тот же буровой инструмент, что и на фиг. 1, но буровые ножи расширителя установлены к осевой линии трубы под углом, меньше прямого, в разрезе.

На фиг. 3 изображен буровой инструмент, установленный на колонне труб, состоящий из породоразрушающего наконечника, корпуса с расширителем, выполненным в виде цилиндрического стакана, установленного с внешней стороны патрубка концентрично ему с возможностью вращения посредством зубчатой передачи, кинематически связанной с колонной труб, а расширитель выполнен в виде продольных буровых скребков, закрепленных на корпусе напротив окон патрубка, в разрезе.

На фиг. 4 изображен общий вид бурового инструмента с буровыми ножами.

На фиг. 5 - то же, с буровыми скребками.

Буровой инструмент с ножами, режущие кромки которых образуют с осевой линией труб прямой угол и угол, меньший прямого, состоит из трубы 1, входящей в колонну буровых труб. В нижней части трубы 1 закреплен породоразрушающий наконечник 2, например многошарошечное долото. На трубу 1 насажен патрубок 3, который закреплен на трубе 1 болтами 4 и гайками. На патрубке 3 жестко закреплена с внешней его стороны шнековая навивка 5 и имеются сквозные окна 6, соосно размещенные с окнами 7 на трубе 1. В месте начала патрубка 3 со шнековой навивкой 5 в трубе 1 на колонне труб расположены диаметрально относительно друг друга два окна 8 с закрепленными соосно им двумя буровыми ножами 9, имеющими в сечении форму уголка, нижняя полка которого является ножом 10, у которого режущая кромка образует с осевой линией трубы 1 прямой угол (фиг. 1) или угол, меньший прямого угла (фиг. 2). С торцов буровые ножи 9 имеют стенки 11, жестко закрепленные с вертикальными стенками 12 и нижними стенками-ножами 10, а торцы стенок 10 и стенок 12 приварены к соответствующим кромкам окон 8 (фиг. 4). На трубе 1 закреплено кольцо 13. К торцевым стенкам 11 ножа 9 и кольцу 13 закреплены ребра жесткости 14 (фиг. 1 и 2), а к наружным сторонам вертикальных стенок 12 буровых ножей 9 прикреплены пластины-упоры 15 для прочности. К боковым кромкам окон 8, противоположных вертикальным стенкам 12 буровых ножей 9, жестко приварены щитки 16. На внутренней поверхности буровой трубы 1 имеется кольцо-упор 17 для установки бурового стакана 18 при бурении скважины, а буровой стакан 18 соединен с тросом 19. Вместо бурового стакана 18 с тросом 19 внутри трубы 1 предусмотрено установить колонну штанг со сплошной шнековой навивкой 5 (или змеевиком). На фиг. 1 и 2 змеевик 5 не показан.

Буровой инструмент, изображенный на фиг. 3, не имеет буровых ножей 9. Они заменены буровыми скребками 20, приваренными к трубе 21 в месте расположения окон 22, соосно с ними и диаметрально противоположно друг другу. На трубе 1 имеется верхний упор 23, который состоит из верхнего упорного кольца 24 и нижнего упорного кольца 25. В нижней части патрубка 3 со шнековой навивкой 5 установлен нижний упор 26, который состоит из кольца 27, к которому приварены верхнее упорное кольцо 28 и нижнее упорное кольцо 29. Между верхним упором 23 и нижним упором 26 жестко закреплена труба 21 с буровыми скребками 20 и окнами 22 с возможностью вращения в пазах верхнего упора 23 и нижнего упора 26. Вращение трубы 21 с буровыми скребками 20 осуществляется системой зубчатых передач. К наружной поверхности трубы 1 приварены верхнее кольцо 30 и нижнее кольцо 31. К внутренним поверхностям этих колец 30 и 31 жестко закреплены два кольца 32, а между ними расположена обойма, состоящая из колец 33, между которыми установлены шестерни-сателлиты 34, кинематически находящиеся в зубчатом зацеплении с шестерней 35, жестко закрепленной на трубе 21, и с шестерней 36, свободно надетой на трубу 21 с возможностью вращения. Между обоймой и шестернями-сателлитами 34, верхним кольцом 30 и нижним кольцом 31 закреплены наружное 37 и внутреннее 38 упорные кольца. Внутри колонны буровых труб 1 на тросе 19 перемещается буровой стакан 18 для транспортировки пробуренной породы или предусмотрена вращающаяся колонна штанг со сплошной шнековой навивкой 5 в виде беспрерывного транспортера для удаления пробуренной породы из забоя скважины.

Инструмент с буровыми ножами работает следующим образом.

Вращая колонну буровых труб 1 породоразрушающий наконечник 2 в виде, например, многошарошечного долота производит бурение скважины, а шнековая навивка 5, вращаясь с колонной труб 1, производит подъем пробуренной породы от забоя, которая через окна 6 и 7 попадает в буровой стакан 18. Далее при вращении буровые ножи 9 разбуривают породу до нужного диаметра и через окна 8 подают ее в буровой стакан 18. Щитки 16 направляют пробуренную породу в окна 8. При подъеме буровым стаканом 18 пробуренной породы дальнейшее бурение прекращается, т.к. необходимо заменить буровой стакан 18. Поэтому бурение скважины этим способом дискретное. При замене стакана колонной буровых штанг со сплошной шнековой навивкой 5 бурение скважины будет непрерывным, т.к. транспортировка пробуренной породы будет осуществляться шнековой навивкой 5 непрерывно.

Инструмент с буровыми скребками работает следующим образом.

При вращении колонны буровых труб 1 с породоразбуривающим наконечником 2, например многошарошечным долотом, производится бурение скважины. При этом буровые скребки 20 подают пробуренную породу через окна 22 внутрь трубы 21 на шнековую навивку 5, которая, вращаясь вместе с трубой 1, подает пробуренную породу через окна 8 в буровой стакан 18. Предусматривается замена бурового стакана 18 с тросом 19 на колонну буровых штанг со сплошной шнековой навивкой 5. Вращение трубы 21 с буровыми скребками 20 осуществляется с помощью системы зубчатых передач (фиг. 3). Пробуренная порода, оставшаяся внутри трубы 1, выпадает через окна 6 и 7 и опять попадает на шнековую навивку 5, а затем выносится на поверхность.

Использование: в буровой технике. Сущность изобретения: буровой инструмент, закрепленный на трубе, состоит из многошарошечного долота, из патрубка с жестко закрепленной на нем шнековой навивкой, надетого на колонну труб, с окнами, совпадающими на патрубке, из жестко закрепленных двух съемных буровых ножей, причем режущие кромки ножей установлены под прямым углом к осевой линии труб, при этом внутри колонны труб на тросе свободно перемещается скип для транспортировки в нем пробуренной породы. Ружущие кромки ножей могут быть установлены под острым углом, а буровые ножи могут быть заменены трубой с буровыми скребками и окнами в ней, закрепленной в упорах с возможностью вращения посредством систем зубчатых передач, находящихся между патрубком и колонной труб. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ, включающий колонну труб с породоразрушающим наконечником, установленный на колонне труб корпус с расширителем и механизм удаления пробуренной породы, размещенный в колонне труб, отличающийся тем, что он снабжен патрубком, установленным на колонне труб и выполненным со шнековой навивкой на внешней стороне и сквозными окнами, при этом в колонне труб выполнены окна, совмещенные с окнами патрубка, а механизм для удаления пробуренной породы выполнен в виде скипа, подвешенного на тросе с возможностью размещения его напротив окон. 2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что корпус расширителя выполнен в виде цилиндрического стакана, установленного с внешней стороны патрубка концентрично ему с возможностью вращения посредством зубчатой передачи, кинематически связанной с колонной труб, а расширитель выполнен в виде профильных буровых скребков, закрепленных на корпусе напротив окон патрубка.