ШНЕКОВАЯ БУРОВАЯ КОРОНКА Российский патент 2004 года по МПК E21B10/44 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к конструкциям буровых коронок вращательного бурения неглубоких скважин большого диаметра в мягких породах с твердыми включениями, например, под опоры электросети железных дорог, на объектах промышленного и гражданского строительства.

Известно буровое долото, включающее вал с центральным продувочным каналом, на котором подвижно закреплена рабочая головка с резцами на ее торце и боковыми продувочными каналами (см. Авт. св. СССР №1472621, кл. Е 21 В 10/18, 1989).

При бурении долотом скважины большого диаметра по породам, содержащим твердые включения, происходит отклонение скважины от заданной оси бурения. Это связано с тем, что долото не имеет забурника, направляющего и удерживающего его на заданной оси бурения. Когда долото встречается с более крупными фракциями твердых включений пород, бурение может остановиться, т.к. резцы долота не могут их разрушить, а сжатый воздух вынести их из забоя скважины.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является шнековый бур, включающий вал с конусным забурником из резцов, формирующий конусную опережающую скважину, а вокруг вала закреплены транспортирующие ленты, образующие цилиндрический шнек, на торце которого закреплены резцы, образующие плоский забой основной скважины (см. Авт. св. СССР №1460169, кл. Е 21 В 7/24, 10/44, 1987).

Прототип имеет следующие недостатки. На твердых включениях пород происходит подскок бура. При этом даже незначительном подъеме бура конусный забурник теряет контакт с боковыми стенками конусообразной опережающей скважины. Забурник перестает удерживать бур на заданной оси бурения, и он смещается в сторону, образуя другую опережающую скважину, уводящую основную скважину от заданной оси бурения. При встрече бура с твердыми включениями более крупных фракций пород бурение может остановиться, т.к. резцы шнека бура не могут их разрушить или выгрести из забоя скважины.

Изобретение решает задачу повышения эффективности бурения путем удерживания шнекового бура на заданной оси бурения и обеспечения бурения при встрече устройства с твердыми включениями пород.

Для достижения поставленной цели заявленное изобретение - шнековая буровая коронка содержит следующие, выраженные определенными понятиями существенные признаки, совокупность которых направлена на решение только одной задачи.

Изобретение содержит вал с забурником из резцов на конце, формирующих опережающую скважину, а вокруг вала закреплены транспортирующие ленты, образующие цилиндрическую часть шнека.

По отношению к наиболее близкому аналогу у заявляемого имеются следующие отличительные признаки. Дополнительно вал снабжен конической частью шнека, кромки транспортирующих лент которого армированы резцами, причем забурник опережает коническую часть шнека таким образом, что формирует опережающую скважину цилиндрической формы.

Такая совокупность признаков позволяет достичь поставленную задачу следующим образом.

На твердых включениях пород (как в прототипе) происходит подскок коронки. При таком подъеме коронки забурник не теряет контакт с боковыми стенками опережающей скважины, т.к. она имеет цилиндрическую форму и, следовательно, удерживает коронку на заданной оси бурения. В отличие от прототипа даже крупные фракции твердых включений пород выжимаются конической частью шнека от опережающей скважины к боковым стенкам основной скважины. Далее они либо выгребаются и транспортируются цилиндрической частью шнека на поверхность земли, либо вдавливаются в мягкие породы боковых стенок основной скважины. Кроме того, коническая часть шнека облегчает внедрение в породы.

По имеющимся сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявленного изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению авторов, сущность заявленного изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат совокупности признаков, которые отличают от близкого аналога заявленное изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе, может быть многократно использована в конструкции шнековых буровых коронок. Таким образом, можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применяемость".

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображен общий вид шнековой буровой коронки, на фиг.2 - то же, с буровым ставом при бурении.

Шнековая буровая коронка включает вал 1 с забурником 2 из резцов 3 на конце, формирующих опережающую скважину 4, а вокруг вала 1 закреплены транспортирующие ленты, образующие цилиндрическую часть шнека 5. Дополнительно вал 1 снабжен конической частью шнека 6, кромки транспортирующих лент которого армированы резцами 7.

Бурение осуществляется следующим образом. Шнековая буровая коронка закрепляется на конце шнекового бурового става 8 бурового станка (на чертеже не показан), и ей сообщают крутящий момент и осевую нагрузку. Резцы 3 врезаются в мягкие породы и разрушают их, образуя опережающую скважину 4. Забурник 2 опережает коническую часть шнека 6 таким образом, что формирует опережающую скважину 4 цилиндрической формы. При этом породы частично выдавливаются в боковые стенки опережающей скважины 4, а частично - в сторону конической части шнека 6. Уплотненные таким образом боковые стенки опережающей скважины 4 лучше удерживают устройство на заданной оси бурения. Резцы 7 врезаются в породы и разрушают их, образуя основную скважину 9. Частицы разрушенных пород попадают на поверхность транспортирующих лент сначала конической части шнека 6, а затем на поверхность транспортирующих лент цилиндрической части шнека 5. Далее породы поднимаются на поверхность земли по транспортирующим лентам шнекового бурового става 8. На твердых включениях пород происходит подскок устройства. При этом незначительном подъеме коронки забурник не теряет контакта с уплотненными боковыми стенками опережающей скважины 4 и удерживает коронку на заданной оси бурения. Крупные фракции твердых включений пород выжимаются кромкой транспортирующих лент конической части шнека 6 от опережающей скважины 4 к боковой стенке основной скважины 9. Далее они либо выгребаются и транспортируются цилиндрической частью 5 и шнековым буровым ставом 8 на поверхность земли, либо вдавливаются в мягкие породы боковых стенок основной скважины 9.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к конструкции буровых коронок вращательного бурения неглубоких скважин большого диаметра в мягких породах с твердыми включениями. Шнековая буровая коронка содержит вал с забурником из резцов на конце, формирующих опережающую скважину, а вокруг вала закреплены транспортирующие ленты, образующие цилиндрическую часть шнека. Вал дополнительно снабжен конической частью шнека, кромки транспортирующих лент которого армированы резцами. Забурник опережает коническую часть шнека таким образом, что формирует опережающую скважину цилиндрической формы. Повышается эффективность бурения путем удерживания шнекового бура на заданной оси бурения и обеспечения бурения при встрече устройства с твердыми включениями пород. 2 ил.

Шнековая буровая коронка, включающая вал с забурником из резцов на конце, формирующих опережающую скважину, а вокруг вала закреплены транспортирующие ленты, образующие цилиндрическую часть шнека, отличающаяся тем, что дополнительно вал снабжен конической частью шнека, кромки транспортирующих лент которого армированы резцами, причем забурник опережает коническую часть шнека таким образом, что формирует опережающую скважину цилиндрической формы.