БУРОВОЙ ШНЕК Российский патент 2005 года по МПК E21B17/22 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к буровым снарядам, предназначенным для выноса разрушенной горной породы от забоя скважины на ее устье без использования промывочных жидкостей, сжатого воздуха или газожидкостных очистных агентов, и может быть использовано при создании буровых снарядов для проходки геологоразведочных, водозаборных, сейсмических и других скважин технического назначения.

Известны буровые шнеки, состоящие из корпуса и замковых соединений в виде муфты и ниппеля, имеющих поперечные сечение различного типа: шестигранное, трехгранное, квадратное, шлицевое или резьбовое. Обе соединительные части замка запрессовываются в концы корпуса шнека, завариваются по его торцам и схватываются электрозаклепками [1]. Основным недостатком всех перечисленных конструкций шнеков является то, что замковые элементы, расположенные над торцами корпуса шнека, соединены с ним при помощи сварки. Ненадежность таких соединений объясняется тем, что при бурении скважины буровой снаряд, а следовательно, и сварные швы подвержены знакопеременным нагрузкам, в результате воздействия которых часто в сварных швах появляются трещины усталости, что, в конечном итоге, приводит к обрыву бурового снаряда и аварии в скважине.

Имеется также буровой шнек, у которого внутри концов корпуса выполнены шпоночные пазы, в которые входят шпоночные выступы замковых соединений - прототип [2]. Недостатком такого шнека является невозможность выполнения шпоночных пазов и выступов достаточной прочности в трубах малого диаметра с ограниченной толщиной стенки, которые применяются для изготовления шнеков диаметром до 500 мм, в то время как шнеки должны выдерживать крутящий момент, возникающий в процессе бурения, превышающий 4-5 кН. Применение труб с увеличенной толщиной стенки нерационально как по условиям организации труда, так и по экономическим факторам.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания конструкции бурового шнека со значительным увеличением рабочего ресурса за счет повышенной надежности соединения замковых элементов с корпусом шнека.

Поставленная задача решается тем, что в буровом шнеке (в дальнейшем - шнек), состоящем из корпуса с ребордой, замковых ниппеля и муфты, связанных с корпусом сварным швом, на одном конце корпуса выполнена расточка, в которой размещена и жестко соединена с корпусом втулка, имеющая некруглое внутреннее сечение, конгруэнтное сечению замкового ниппеля, и расположенная на расстоянии от торца корпуса, обеспечивающем запрессовку нижнего конца замковой муфты в расточке корпуса между его торцом и втулкой.

Отличием предлагаемого технического решения шнека является наличие втулки, расположенной внутри корпуса шнека на некотором расстоянии от его верхнего торца и жестко соединенной с корпусом известным способом. Втулка имеет некруглое сечение, конгруэнтное сечению замкового ниппеля.

Размещение втулки внутри корпуса шнека на некотором расстоянии от его верхнего торца позволяет: во-первых, в расточку между втулкой и верхним торцом шнека запрессовать нижний конец замковой муфты, что обеспечит ее соосность с корпусом шнека; во-вторых, крутящий момент, передаваемый замковым ниппелем одного шнека, воспринимается не только замковой муфтой другого шнека, но и втулкой. Такая конструкция замкового соединения шнека позволяет в значительной степени уменьшить влияние знакопеременных нагрузок на сварной шов, соединяющий замковую муфту с корпусом шнека, не только за счет частичной передачи скручивающих усилий от замкового ниппеля на втулку, но и за счет гораздо лучшей центрации и жесткости соединения замковых элементов шнека. Все сказанное обеспечивает значительное повышение надежности бурового шнека, увеличивая его рабочий ресурс.

Изобретение поясняется чертежами, на которых:

на фиг.1 схематично изображены нижняя часть одного шнека, соединенная с верхней частью другого шнека;

на фиг.2 сечение А-А на фиг.1, показывающее один из вариантов внутреннего сечения втулки и замкового ниппеля.

Из фиг.1 видно, как замковый ниппель от вышерасположенного шнека сочленяется с замковой муфтой и втулкой предлагаемого шнека, который имеет аналогичный замковый ниппель в нижней части корпуса.

Буровой шнек состоит из корпуса 1 с ребордой 5, замковых ниппеля 4 и муфты 2, связанных с корпусом 1 сварными швами. На одном конце корпуса выполнена расточка, в которой размещена и жестко соединена с корпусом 1 втулка 3. Втулка 3 имеет некруглое сечение, конгруэнтное сечению замкового ниппеля, и расположена на расстоянии от торца корпуса, обеспечивающем запрессовку нижнего конца замковой муфты 2 в расточке корпуса 1 между его торцом и втулкой 3. Замковые элементы шнека имеют соосные отверстия 6 для замкового пальца, обеспечивающего сборку шнеков в буровой снаряд.

Замковый ниппель 4 размещен не только в корпусе замковой муфты 2, но и частично внутри втулки 3. Необходимо отметить, что введение в конструкцию бурового шнека втулки 3 не требует каких-либо изменений в параметрах бурильных труб, используемых для изготовления корпусов буровых шнеков. В частности, толщина стенки этих труб остается неизменной, так как геометрические параметры втулки практически совпадают с размерами нижней части замковой муфты, которая запрессовывается в корпус шнека и которая применяется в настоящее время при изготовлении шнеков диаметром до 500 мм. Иными словами, предлагаемое техническое решение не ослабляет верхнюю часть корпуса шнека.

Таким образом, предлагаемое техническое решение шнека имеет следующие преимущества перед известными:

1. Улучшается центровка замковых элементов шнека с корпусом, а следовательно, и соосность всего бурового снаряда, увеличивая его рабочий ресурс.

2. В значительной степени снижается воздействие знакопеременных нагрузок на сварной шов, соединяющий замковую муфту с корпусом шнека.

3. Обеспечивается разгрузка замковой муфты от воздействия скручивающих усилий за счет передачи части крутящего момента шнеку через втулку, жестко соединенную с его корпусом.

4. Увеличивается рабочий ресурс корпуса шнека и в целом его износостойкость.

Источники информации

1. Е.А.Козловский и др. Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин. М. Недра. 1964. Т.1 стр.421.

2. Е.И.Танов, В.Я.Площадный. Шнековый буровой инструмент. Справочник. М. Недра. 1985. Стр.10-11.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к буровым снарядам, предназначенным для выноса разрушенной горной породы от забоя скважины на ее устье без использования промывочных жидкостей, сжатого воздуха или газожидкостных очистных агентов, и может быть использовано при создании буровых снарядов для проходки геологоразведочных, водозаборных, сейсмических и других скважин технического назначения. Обеспечивает увеличение рабочего ресурса, повышение надежности соединения замковых элементов с корпусом шнека. Сущность: шнек состоит из корпуса с ребордой, замковых ниппеля и муфты, связанной с корпусом сварным швом. На одном конце корпуса выполнена расточка, в которой размещена и жестко соединена с корпусом втулка. Втулка имеет некруглое внутреннее сечение, конгруэнтное сечению замкового ниппеля, и расположена на расстоянии от торца корпуса, обеспечивающем запрессовку нижнего конца замковой муфты в расточке корпуса между его торцом и втулкой. 2 ил.

Буровой шнек, состоящий из корпуса с ребордой, замковых ниппеля и муфты, связанных с корпусом сварными швами, отличающийся тем, что на одном конце корпуса выполнена расточка, в которой размещена и жестко соединена с корпусом втулка, имеющая некруглое внутреннее сечение, конгруэнтное сечению замкового ниппеля, и расположенная на расстоянии от торца корпуса, обеспечивающем запрессовку нижнего конца замковой муфты в расточке корпуса между его торцом и втулкой.