Устройство для бурения скважин Советский патент 1983 года по МПК E21B7/24 

Изобретение относится к горной и строительной отраслям промышленност а именно к инструментам для вращател ного бурения шурфов и неглубоких скв жин большого диаметра в мягких грунтах с валунно-галечными включен ми. Известен буро.вой инструмент для удаления валунов, включаквдий штангу с укрепленным на ней конусообразным шнеком, забурник и средство подсоединения инструмента к буровой колон . Однако такой буровой инструмент недостаточно эффективен при транспор тировке грунта с валунно-галечными включениями, так как в процессе подъ ма его с забоя шурфа к устью значительная часть разбуренной породы с ,в лунами и галечником осыпается обратно на забой.I Наиболее близким к изобретению яв ляется устройство для бурения скважин , включающее полый цилиндрический корпус, ведущую штангу с верхним и нижним упорами, размещенную в корпус с возможностью осевого перемещения, и конический спиральный рыхлитель f2j Недостатки. известного устройства - большая трудоемкость по разгрузке устройства от выбуренной поро ды с лемехом через боковые окна в . корпусе и необходимость в операциях по реверсу буровой колонны при включении и выключении байонетного соединения в процессе бурения и раз|грузки. Цель изобретения - снижение трудо емкости операций по разгрузке- бура от породы. Указанная цель достигается тем что вустройстве для бурения скважин, включающем полый цилиндрический корпус, ведущую штангу с верхним и нижним упорами, размещенную в корпусе с возможностью осевого перемеще ния, и конический спиральный рьклитель, корпус подпружинен относительно ведущей штанги и снабжен подпружиненными челюстями с рычагами,установленными с возможностью взаимодействия рычагов с нижним упором ведущей штанги, выполненным в виде-диска, при этом спираль рыхлителя размещена внутри корпуса. Кроме того, спираль рьлхлителя выполнена из стержней, скрепленных между собой. На фиг. 1 изображено устройство, разрез,(левая часть проекции-процесс спуска - подъема, правая-процесс бурения и разгрузки); на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. Устройство для бурения скважин состоит из ведущей штанги 1 и поло;Го цилиндрического корпуса 2, причем ведущая штанга в верхней части имеет участок некруглого сечения 3 , взаимодействующий с конгруэнтным отверстием в крышке 4, жестко закрепленной на корпусе 2, Между ведущей штангой 1 и буровой колонной (не показана) установлен переходник 5, а между корпусом 2 и ведущей штангой 1 - пружина 6. В нижнем конце ведущей штанги установлен:; забурник 7. Ведущая штанга снабжена .рыхлителем 8, выполненным в виде конусообразного шнека из скрепленных между собой цилиндрических стержней 9 (фиг. 1),- причем конусообразноеть рыхлителя 8. образована увеличением по высоте снизу вверх числа стержней, составляющих транспортирующую поверхность рыхлителя. По нижнему торцу корпуса 2 установлены породоразрушающие резцы 10. В полости корпуса 2 на осях 11 смонтированы челюсти 12, жестко соединенные с рычагами 13 и подпружиненные относительно корпуса 2 пружиной 14 таким образом, что пружина 14. стремится постоянно прижимать челюсть 12 к стенке корпуса 2 (правая часть проекции на фиг. 1). В средней части ведущей штанги 1 на уровне рычагов 13 имеется упорный диск 15, жестко закрепленный на ведущей штанге. Крышка 4 корпуса 2 снабжена крюк.ом 16 (либо другим устройством, позволяющим зафиксировать корпус бура на базовой бурильной машине ). Устройство работает следуняцим образом. Подвешенный на бурильной колонне бур опускают на забой скважины (шурфа), при этом корпус 2.относительно ведущей штанги 1 под действием собственного веса и усилия пружины 6 находится в нижнем положении, челюсти 12 закрыты (левая часть проекции на фиг, 1), После постановки на забой бур приводят во вращение, при этом рыхлитель 8, завинчиваясь в породу, разрыхляет ее, а, часть породы, в том числе валуны и галечник, поступает на верхние витки спирали рыхлителя. При разбуривании забоя рыхлитель 8 опережает корпус 2, сжимая пружины 6, так как при вращении рыхлителя, выполненного в виде конусообразного шнека, возникает эффект завинчивания рыхлителя в породу, создающий на ведущей штанге 1 тяговое усилие в сторону забоя, при этом минимальный вес ведущей штанги и буровой колонны (или только вес ведущей штанги при работе с крановой бурильной установкой) должен превышать рабочее усилие пружины 6. ; Корпус 2 с резцами 10 также вращается и обуривает периферийную часть забоя, калибруя диаметр скважины.

В начале каждого рейса бурения, когда штанга с рыхлителем начинает опережать корпус, упорный диск 15 уу одит вместе со штангой вниз, освобождая рычаги 13, и пружина 14 прижима ет челюсти 12 к стенке корпуса 2.

После заполнения межвиткового пространства рыхлителя породой с валунами вращение бура прекращают и ведущую штангу поднимают вверх. Корпус 2 при этом остается прижатым к забою усилием пружины 6. В конце своего хода вверх относительно корпуса ведущая штанга посредством упорного диска 15 нажимает на рычаги 13 и челюсти 12 закрываются на рыхлителе, предохраняя выбуренную породу на спиральных лопастях рыхлителя от осыпания обратно на забой скважины.

Вур поднимают на дневную поверхность, устанавливая его над грунтоприемной площадкой,затем корпус 2 подвешивается за крюк 16 к базо|вой машине, после чего ведущую штангу опускают вниз. При этом упорныЯ диск 15 освобождает рычаги 13, а челюсти 12 под действием пружины 14 раскрываются, открывая рыхлитель 8, который опорожняется под : действием собственного веса породы

на грунтоприемную площадку. Причем; рабочий ход б должен быть равен или превышать высоту рыхлигеля, В этом случае рыхлитель при разгрузке бура доступен для визуального осмотра и очцстки от застравших между в.тками валунов вручную.

Технико-экономический эффект изобретения - значительное сокращение трудоемкости разгрузочных опера0ций .

Пружинный механизм позволяет упростить процесс закрытия и раскрытия бура, что цриводит к повышению рейсовой скорости бурения. Кроме того, рыхлитель в форме конусообразного

5 шнека работает эффективнее ,чем остроугольный конус с вырезами,так как рыхление лопастями шнека вызывает подачу породы с валунно-галечными включениями вверх по лопастям шне0ка и сам процесс рыхления требует меньшего крутящего момента на ведущей штанге.

Изготовление рыхлителя из сваренных между собой стержней

5 (диаметром 25-30 мм) повышает надежность витков рыхлителя в работе при проходе пород с валунами и упрощает технологию изготовления рыхлителя .

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН г вклипакяцее ПОЛЫЙ цилиндрический корпус, ведущую штангу с верхним и нижним упорами, {размещенную в корпусе с возможностью осевого перемещения и конический спиральный рыхлитель , отличающееся тем, что,-с целью снижения трудоемкости операций по разгрузке, корпус подпружинен относительно ведущей штанги и снабжен подпружиненными челюстями с рычагами, установленными с возможностью взаимодействия рычагов с нижним упором ведущей штанги, выполненным в виде диска, при этом ;Спираль рыхлителя размещена внутри корпуса. 2. Устройство по п.1, о т ли ч а.Ю щ в е с я тем, что спираль рыхли|теля в1Л1олнена из стержней, скреплен-С нызс между собой. О) с