Шнековый бур Советский патент 1983 года по МПК E21B7/24 

Изобретение относится к бурению скважин.

Известны шнековые буры, состоящие из долота (обычно режущего типа) и шнековой колонны, которая состоит из отрезков шнеков, соединяемых между собой резьбой или цным типом соединения. Долото присоединяется к нижней части шнековой колонны и приводится во вращение от буровой установки через шнековую колонну. От последней осуществляется необходимый нажим на долото для обеспечения требуемых условий разрушения породы долотом. Разрушенная порода поднимается иа поверхность по спирали шнеков при их вращении fll.

Однако этот, механизм разрушения и выдачи породы на поверхность действует безотказно лишь при соблюдении следующих условий: порода должна относительно легко поддаваться разрушению; частота вращения шнеков должна соответствовать требованиям, необходимьм для транспортирования шнеками разрушенной породы от забоя к устью скважины; буровая установка должна развивать достаточно большой крутяищй момент для обеспечения интенсивного разрушения и транспортировки породы.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство бурения, Включающее пустотелую шнековую трубу, соединенную с переходником, разме- , щенный в нем ударни-к, наковальню с буровым долотом и опорную.трубу. При вращении и осевом нажатии забой сква10жины разрушается резцами долота по концентрическим окружностям. Поршень ударника наносит в процессе работы ударял по наковальне, от которой они передвигаются на буровое

15 долото. Лопасти шнека, образующие винтовую сщираль, в процессе работы бура обеспечивают транспортировку разбуренной породы от забоя скважины на поверхность .20

Недостатком данного шнекового бура является его сложность (применение раздельных породоразрушающих инструментов, применение разного-привода - пневматического и механиче25ского для приводу ударника и шнека соответственно и пр.) и поэтому недостаточная эффективность его работы.

Указанная цель достигается тем,

30 что в шнековом буре, включгцощем пустотелую трубу, соединенную с переходником, размещенный в нем ударник наковальню с буровым долотом и опорную трубу, наковальня снабжена установленным концентрично опорной трубе патрубком, на наружной поверхности которо го выполнены выступы, на внутренней поверхности ударника также выполнены выступы с возможностью их взаимодействия, при этом переходник соединен с верхней частью ударника посредством шлицевого соединения.

На фиг. 1 изображен предлагаемый бур; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1.

Устройство (фиг. 1) состоит из пустотелой шнековой трубы 1, соединенной с основной шнековой колонной через переходник 2, имеющий на верхнем конце стандартный соединительный элемент 3. К нижней части переходника 2 крепится на резьбу опорная труба 4, а на боковой его поверхности сделаны шлицевые пазы 5 (фиг. 2),через которыес помощью ответных выступов или через подшипники качения 6- (фиг. 1 и 2) осуществляется подвижное (шлицевое)соединение переходника 2 с ударником 7, которое передает вращение от шнековой трубы 1 и позволяет ему при это перемещаться вдоль оси шнекового бура..

На нижней торцовой части ударник 7 имеется один или несколько винтовых выступов 8, имеющих наклонные поверхности вверх по ходу вращения. На внутренней стенке ударника 7 закреплены сухари 9 (соответственно количеству винтовых выступов). Винтовые выступы 8 ударника 7 опираются на ответные выступы 10 наковальни 11. Последняя соединяется с патрубком 12, имеющим сухари 13. Винтовые -выступы 8 и 10 вместе с сухарями 9 и 13 образуют кулачковую систему, взаимодействие которой описано ниже.

На нижнюю часть наковальни 11 закрепляется буровое долото 14, во внутренней части наковальни 11 имеется подшипниковый узел 15, через который наковальня 11 соединяется с опорной трубой 4.

Процесс бурения осуществляется следующим образом.

Через шнековую трубу 1 от буровой установки приводится во вращени переходник 2 и соединенные с ним опорная труба 4 и ударник 7. В исходном положении ударник 7 находится в нижнем положении, когда винтовые выступы ударника 7 и наковальни 11 находятся в сомкнутом положении, и их торцовые поверхности соприкасаются на всем протяжении.

в связи с тем, что наковальня 11 удерживается от вращения долотом

14,а ударник 7 вращается, происходит подъем ударника по винтовому выступу, а затем соскальзывание его с этого выступа и падение на наковальни 11. При этом по наковальне (и долоту) наносится удар, энергия которого определяется массой ударника и высотой винтового выступ

При подъеме ударника 7 по винтовому выступу вместе с ним поднимается и сухарь 9, который к концу подъема выходит на уровень сухаря

13(фиг. 3), ив момент соскакивания ударника свыступа 10 происходит соприкосновение сухаря 9 с сухарем 13 и совместное их вращение в течение всего периода падения ударника, в конце которого происходит расцепление сухаря. 9 и сухаря 13 после чего снова начинается подъем ударника.

Таким образом, при вращении шнекового бура происходит постоянное вращение шнековой трубы 1, обеспечивающее вынос выбуренной породы; интенсивное внедрение резцов долота

14под совместным воздействием усилия подачи ( нажимаj на долото через опорную трубу 4 и лодшипниковый узе

15,а также ударов, создаваемых удаником 7; прерывистое вращение долота 14 под воздействием боковых ударов, обеспечивающее разрушение породы на забое на участке перемещения резцов долота.

Вращение шнековой трубы 1 осуществляется со значительной скоростью оптимальной для обеспечения выноса выбуренной породы, а работа буровой коронки осуществляется в режиме, обеспечивающем интенсивное разрушение породы и подачи ее к шнековом транспортеру (вдавливание резцов долота в породу под совместным воздействием усилия подачи и ударной нагрузки, а также скалывание породы под воздействием боковых ударов). Совместное действие системы разрушения породы и системы выноса породы на поверхность, объединенные в едином конструктивном решении, обеспечивают высокую производительность бурения в твердых породах.

Формула изобретения.

Шнековый бур, включающий пустотелую шнековую трубу, соединенную с переходником, размещенный в нем ударник, наковальню с буровым долотом и опорную трубу, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергоемкости, наковальня снабжена установленным концентрично опорной трубе патрубком, на наружной поверхности которого выполнены выступы, на внутренней поверхности ударника также выполнены выступы с воэможност1 ю их взаимодействия, при этом тгереходник соединен с верхней частью ударника посредством шлицевого соединения.

Источники информлции, принятые во внимание при эксиертиэр.

1.Башкатов Д.И. и др. Вращательное и шнековое бурение гоологораэве-дочных скважин. М,, Недра, 1968 с. 64, рис. 20.

2.Патент США № 3219131,

кл. 175-92, опублик. 1965 (прототип),