НАДДОЛОТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШАРОШЕЧНОГО БУРЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК E21B10/24 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к наддолотным устройствам, способствующим повышению стойкости инструмента и интенсификации процесса шарошечного бурения скважин.

Известно наддолотное устройство, включающее корпус с верхним и нижним переходниками, обратный клапан, маслоотражательную втулку, влагоотделитель, емкость для смазки и центрирующую воздухопроводную втулку [1].

Устройство повышает стойкость инструмента за счет шламозащиты и непрерывной смазки опор шарошечного долота, обеспечивает более производительное "сухое" бурение, но его эффективность значительно снижается или сводится к минимуму из-за наличия динамических поперечных и вертикальных колебаний бурового става в процессе бурения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является наддолотное устройство для шарошечного бурения скважин, включающее корпус с верхним и нижним переходниками и продольными ребрами, армированными износостойким материалом, расположенный в корпусе амортизатор в виде штока с центральным каналом, набора предварительно сжатых посредством гайки упругих элементов и шлицевой пары для передачи крутящего момента [2].

Указанное устройство эффективно в работе за счет снижения поперечных и вертикальных колебаний в процессе бурения, но не обеспечивает повышения стойкости инструмента и не интенсифицирует процесс бурения из-за отсутствия влагоотделения, шламозащиты и непрерывной смазки опор шарошечного долота. Кроме того, устройство недолговечно по причине отсутствия смазки упругих элементов и шлицевой пары.

Целью изобретения является повышение долговечности устройства за счет смазки упругих элементов и шлицевой пары амортизатора при одновременном комплексном обеспечении влагоотделения, шламозащиты, смазки опор шарошечного долота и устранения поперечных и вертикальных колебаний.

Указанная цель достигается тем, что наддолотное устройство для шарошечного бурения, включающее корпус с верхним и нижним переходниками и продольными ребрами, армированными износостойким материалом, расположенный в корпусе амортизатор в виде штока с центральным каналом, набора предварительно сжатых посредством гайки упругих элементов и шлицевой пары для передачи крутящего момента, снабжено шламозащитными клапанами, маслоотделительной втулкой, влагоотделителем, дозатором, центральной воздухопроводной трубкой, соединенной подвижно с центральным каналом штока амортизатора, стаканом с крышкой, расположенными коаксиально воздухопроводной трубке с возможностью образования в стакане емкости для смазочного материала, а снаружи стакана совместно с корпусом, влагоотделителем и верхним переходником кольцевого канала, сообщенного через радиальные отверстия в корпусе с затрубным пространством скважины, в штоке амортизатора выполнены радиальные отверстия, сообщенные с полостями упругих элементов и шлицевой пары, при этом дозатор расхода смазки размещен во внутренней части воздухопроводной трубки и сообщен с емкостью для смазки, а влагоотделитель установлен на крышке стакана.

На чертеже изображен продольный разрез наддолотного устройства для шарошечного бурения.

Устройство включает корпус 1, верхний 2 и нижний 3 переходники, амортизатор, состоящий из штока 4 с центральным каналом 5, набор предварительно сжатых посредством гайки 6 упругих элементов 7, шлицевую пару 8 для передачи крутящего момента. В штоке 4 установлены шламозащитный клапан 9, шарошечное долото 10 с маслоотражательной втулкой 11. Верхняя часть центрального канала 5 штока 4 подвижно соединено с центральной воздухораспределительной трубкой 12 со стаканом 13 и крышкой 14, образующими внутри емкость 15 для смазки, а снаружи совместно с корпусом 1, влагоотделителем 16 и верхним переходником 2 канал 17, сообщающийся через радиальные отверстия 18 корпуса 1 с затрубным пространством скважины. В верхнем переходнике 2 установлен фильтр-клапан 19. Из емкости 15 для смазки выведена отводная трубка 20 с дозатором 21 расхода смазки. В штоке 4 выполнены радиальные отверстия 22, сообщенные с полостями упругих элементов 7 и шлицевой пары 8. На наружной поверхности нижнего переходника 3 выполнены продольные ребра 23, армированные твердым сплавом или износостойкой наплавкой.

Устройство работает следующим образом.

В процессе бурения поперечные колебания воспринимаются продольными ребрами 23, а вертикальные гасятся упругими элементами 7 амортизатора. Воздушно-водяная смесь через верхний переходник 2 проходит через фильтр-клапан 19, обтекает отражательный конус влагоотделителя 16 и разделяется на два потока. Один поток водяной смеси направляется через пазы в крышке 14 по межтрубному каналу 17 между стаканом 13 и корпусом 1 и далее через радиальные отверстия 18 в затрубное пространство скважины для орошения разрушенной породы. Другой поток обезвоженного воздуха поступает через внутреннюю полость влагоотделителя 16 в центральную воздухораспределительную трубку 12, подхватывает смазку из дозатора 21, далее - в центральный канал 5 штока 4, преодолевает сопротивление шламозащитного клапана 9, обтекает маслоотражательную втулку 11, в результате чего масляный туман поступает для смазки опор шарошечного долота 10, а обезвоженный воздух - непосредственно на забой скважины, чем и обеспечивается эффективное "сухое" бурение. Одновременно сжатый воздух с масляным туманом поступает в полости упругих элементов 7 и шлицевой пары 8, обеспечивая смазку трущихся частей, что повышает эксплуатационный ресурс устройства.

Выполнение над амортизатором и нижним переходником с продольными ребрами центральной воздухопроводной трубки с дозатором, соединенной подвижно с центральным каналом штока амортизатора, крышки и воздухораспределителя позволяет разместить смазочный материал в емкости, образованной указанными элементами. Это обеспечивает устранение вертикальных колебаний за счет упругих элементов амортизатора, гашение поперечных колебаний за счет продольных ребер (центрирование в скважине), более производительное "сухое" бурение с последующим орошением разрушенной породы на некотором удалении от забоя, а также непрерывную смазку опор шарошечного долота и шламозащиту.

Выполнение в штоке амортизатора радиальных отверстий, сообщающихся с полостью упругих элементов и шлицевой пары, обеспечивает непрерывную смазку упругих элементов и шлицевой пары амортизатора, что позволяет значительно увеличить долговечность устройства.

Все отличительные признаки позволяют повысить долговечность устройства за счет смазки упругих элементов и шлицевой пары амортизатора при одновременном комплексном обеспечении влагоотделения, шламозащиты, смазки опор шарошечного долота и устранении поперечных и вертикальных колебаний.

Использование: в горной промышленности, а именно в наддолотных устройствах, способствующих повышению стойкости инструмента и улучшению интенсификации процесса шарошечного бурения скважин. Сущность изобретения: устройство включает корпус 1, верхний 2 и нижний 3 переходники, амортизатор, состоящий из штока 4 с центральным каналом 5, набор предварительно сжатых посредством гайки 6 упругих элементов 7, шлицевую пару 8 для передачи крутящего момента. В штоке 4 установлены шламозащитный клапан 9 и шарошечное долото 10 с маслоотражательной втулкой 11. Верхняя часть центрального канала 5 штока 4 подвижно соединена с центральной воздухопроводной трубкой 12 со стаканом 13 и крышкой 14, образующими внутри емкость 15 для смазки, а снаружи вместе с корпусом 1, влагоотделителем 16 и верхним переходником 2 канал 17, сообщающийся через радиальные отверстия 18 корпуса 1 с затрубным пространством скважины. В верхнем переходнике 2 установлен фильтр-клапан 19. Из емкости 15 для смазки выведена отводная трубка 20 с дозатором 21 расхода смазки. В штоке 4 выполнены радиальные отверстия 22, сообщенные с полостями упругих элементов 7 и шлицевой пары 8. На наружной поверхности нижнего переходника 3 выполнены продольные ребра 23, армированные твердым сплавом или износостойкой наплавкой. 1 ил.

НАДДОЛОТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШАРОШЕЧНОГО БУРЕНИЯ, содержащее корпус с радиальными отверстиями, с верхним и нижним переходниками и продольными ребрами, армированными износостойким материалом, расположенный внутри корпуса амортизатор в виде штока с центральным каналом, набором предварительно сжатых посредством гайки упругих элементов и шлицевой парой для передачи крутящего момента, отличающееся тем, что, с целью повышения долговечности устройства за счет смазки упругих элементов и шлицевой пары амортизатора при одновременном комплексном обеспечении влагоотделения, шламозащиты, смазки опор шарошечного долота и устранения поперечных и вертикальных колебаний, устройство снабжено расположенными в корпусе шламозащитными клапанами, маслоотражательной втулкой, влагоотделителем, дозатором, центральной воздухопроводной трубкой, соединенной подвижно с центральным каналом штока амортизатора, стаканом с крышкой, расположенными коаксиально воздухопроводной трубке с возможностью образования внутри стакана емкости для смазочного материала, а снаружи стакана совместно с корпусом, влагоотделителем и верхним переходником - кольцевого канала, сообщенного через радиальные отверстия в корпусе с затрубным пространством скважины, в штоке амортизатора выполнены радиальные отверстия, сообщенные с полостями упругих элементов и шлицевой пары, при этом дозатор размещен во внутренней части воздухопроводной трубки и сообщен с емкостью для смазки.