БУРОВОЙ СТАНОК ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН Российский патент 2005 года по МПК E21B44/02 E21C35/24 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при бурении разведочных и разгрузочных скважин при подготовке к выемке полезного ископаемого, включая выбросоопасные и высокогазоносные угольные пласты.

Известен буровой станок (рекламный проспект немецкой фирмы), включающий гидравлический привод, стойки с консолями для бурения вверх-вниз, буровые штанги, коронку, маслостанцию и пульт управления («Оборудование для очистных и проходческих работ», изд. ЦНИЭИуголь, М., 1986 г., стр. 262-263).

Недостатком известного бурового станка является невозможность определения начала заштыбовки скважин при бурении и это в определенных ситуациях с выходом газа из пласта приводит к зажиму инструмента, а в некоторых случаях к его обрыву.

Известен также буровой инструмент, включающий плоскопараллельный корпус с симметрично расположенными кромками прямого и обратного хода (Патент США №2590053, кл. 175-383, 1952 г.).

Недостатком плоскопараллельного корпуса такого инструмента является то, что он не имеет поверхности для принудительного транспортирования разрушенного материала при обратном ходе при извлечении бурового става из скважины. Поэтому при работе такого инструмента повышается энергоемкость при бурении, так как кроме бурения необходимо «перелапачивать» разрушенное полезное ископаемое плоскопараллельными площадками, а также при обратном ходе не исключаются «прихваты» инструмента.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности при бурении и извлечении бурового става из выбросоопасных и высокогазоносных угольных пластов.

Для решения этой задачи в буровом станке для бурения скважин, включающем станину, люнет, привод вращения бурового става с режущим инструментом и гидроцилиндром его подачи, согласно изобретению в гидравлическую цепь гидроцилиндра подачи бурового става установлен электрогидравлический клапан, электрический привод которого подключен через реле-усилитель к датчику нагрузки привода вращения бурового става с обеспечением срабатывания реле-усилителя при превышении нагрузки на приводе вращения на 20-30% от номинального.

Режущий инструмент выполнен в виде винтообразно и симметрично расположенных транспортирующих поверхностей прямого и обратного хода, примыкающих по образующей, при этом боковые режущие кромки обратного и прямого хода отстоят друг от друга.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг 1 изображена компоновочная схема устройства для бурения скважин, на фиг 2 показан общий вид режущего инструмента, а на фиг.3 - сечение его по А-А.

Станок для бурения направленных скважин по выбросоопасным высокогазоносным пластам состоит из станины 1 с люнетом 2 и привода вращения 3 бурового става 4 с режущим инструментом 5, гидроцилиндра подачи 6 маслостанции 7, электрогидроклапана 8, электропусковой аппаратуры с датчиком нагрузки 9 и реле-усилителем 10, а на фиг.2 и 3 отдельно представлен режущий инструмент 5, который состоит из корпуса 11, с винтообразно и симметрично расположенными примыкающими по образующей 12 транспортирующей поверхностью прямого хода 13 и транспортирующей поверхностью обратного хода 14, боковые режущие кромки прямого хода 15 и обратного хода 16, отстоящие друг от друга, главных режущих кромок прямого хода 17 и обратного хода 18 и хвостовика 19, для соединения с буровым ставом 5.

Работа по бурению и извлечению бурового става осуществляется следующим образом.

От электросети с включением электропусковой аппаратуры с датчиком нагрузки 9 и реле-усилителем 10 включается привод вращения 3 бурового става 4 с режущим инструментом 5 и с одновременным включением электрогидроклапана 8 и маслостанции 7, рабочая жидкость (масло) через электрогидроклапан 8 поступает в гидроцилиндр подачи 6, связанный со станиной 1, которая соединена с люнетом 2, обеспечивающим направленность концевой части бурового става 4 при бурении от привода вращения 3 и подачи в гидроцилиндр подачи 6. Датчик нагрузки 9 привода вращения 3 следит за нагрузкой (вращающем моменте) на буровом ставе 4 с режущим инструментом 5 и при превышении нагрузки на 20-30% в случае заштыбовки скважины и их зажатия срабатывает реле-усилитель 10 и электрический сигнал от него поступает на электрогидроклапан 8, который срабатывает и перекрывает поток масла к гидроцилиндру подачи 5, а при прекращении подачи бурового става 4 его вращение не прекращается с выносом буровой мелочи из скважины (в данном случае шнековый буровой став) и при этом нагрузка снижается и при достижении номинального значения реле-усилитель 10 отключается с отключением электрогидроклапана 8 и поступлением масла в гидроцилиндр подачи 5 и бурение скважины возобновляется.

Дополнительно для обеспечения направленности бурения и снижения энергоемкости при извлечении става 4 вращение от бурового става 4 передается режущему инструменту 5 через хвостовик 19 к корпусу 11 (фиг.2, 3) с расположенными на нем режущими боковыми кромками прямого хода 15 и главными кромками прямого хода 17, с помощью которых разрушается массив полезного ископаемого и принудительно благодаря винтообразно выполненной транспортирующей поверхности прямого хода 13, ограниченной образующей 12, разрушенное полезное ископаемое или порода проходит по зазору между буровым ставом 4 и стенками шпура (скважины), а затем к его устью.

Боковые режущие кромки 16 сохраняют направление буримого шпура (скважины), т.к. являются дополнительными опорами, не позволяющими отклоняться режущему инструменту 5, а при извлечении бурового става 4 с режущим инструментом 5 через нарушенный или разрушенный массив полезного ископаемого или породы, подача осуществляется в обратном направлении и с помощью главных режущих кромок обратного хода 18. Происходит дополнительное разрушение и принудительное разрушение и перемещение зажимаемого полезного ископаемого (породы) или осыпание с помощью винтообразно выполненной транспортирующей поверхности обратного хода 14, ограниченной образующей 12, и частично разрушенная мелочь извлекается с буровым ставом 4, связанным с режущим инструментом 5.

Благодаря слежению за заданным вращающим моментом и превышающим на 20-30% от оптимального достигается сохранность бурового става, исключающая его потери при извлечении, и, работая в оптимальном заданном режиме без перегрузок, повышается общий ресурс работы бурового станка, а с помощью предлагаемой конструкции режущего инструмента дополнительно снижается энергоемкость при извлечении бурового става и улучшается направленность бурения, особенно длинных скважин.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при бурении разведочных и разгрузочных скважин при подготовке к выемке полезного ископаемого, включая выбросоопасные и высокогазоносные пласты. Повышает надежность работы со снижением энергоемкости при бурении и обеспечивает извлечение бурового става из скважины с наименьшим отклонением от заданного направления бурения. Буровой станок включает станину, люнет, привод вращения бурового става с режущим инструментом и гидроцилиндром его подачи. В гидравлическую цепь гидроцилиндра подачи бурового става установлен электрогидравлический клапан, электрический привод которого подключен через реле-усилитель к датчику нагрузки привода вращения бурового става с обеспечением срабатывания реле-усилителя при превышении нагрузки на приводе вращения на 20-30% от номинального. Режущий инструмент выполнен в виде винтообразно и симметрично расположенных транспортирующих поверхностей прямого и обратного хода, примыкающих по образующей. Боковые режущие кромки обратного и прямого хода отстоят друг от друга. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Буровой станок для бурения скважин, включающий станину, люнет, привод вращения бурового става с режущим инструментом и гидроцилиндром его подачи, отличающийся тем, что в гидравлическую цепь гидроцилиндра подачи бурового става установлен электрогидравлический клапан, электрический привод которого подключен через реле-усилитель к датчику нагрузки привода вращения бурового става с обеспечением срабатывания реле-усилителя при превышении нагрузки на приводе вращения на 20-30% от номинального.2. Буровой станок по п.1, отличающийся тем, что режущий инструмент выполнен в виде винтообразно и симметрично расположенных транспортирующих поверхностей прямого и обратного хода, примыкающих по образующей, при этом боковые режущие кромки обратного и прямого хода отстоят друг от друга.