Шурфобур Советский патент 1983 года по МПК E21B7/24 

05

оь

о Изобретение относится к горной и строительной промышленности, а имен но к бурению шурфов и неглубоких скважин с отбором керна большого ди метра в мягких породах с ненарушенной структурой, Известно устройство для бурения скважин, включающее привод вращения соосно располох енные наружную шнеко вую трубу с режущей торцовой коронкой и внутреннюю трубу, а также уст ройство для подрезки и выемки керна размещенное в межтрубном пространст ве, выполненное в виде подпружиненн грейферных челюстей и снабженное гидроцилиндрами,причем грейферные челюсти шарнирно установлены в осно вании внутренней трубы, а гидроцили ры установлены с воэмох ностью взаимодействия с внутренней трубой с по мощью сухарей 1 ., Недостаток данного устройства Эа ключается в громоздкости бурового става, состоящего из двух трубболь гого диаметра, что исключает его наращивание и ограничивает максимал ную глубину бурения. Кроме того, н личие гидроцилиндров предполагает использование гидравлической системы что еще более усложняет устройство. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является шурфобур, содержащий корпус с керноприемником, переходник, жестко закрепленный на буровой колонне, шнековую спираль с породоразрушающими лезвиями, закрепленную на корпусе, и механизм подрезки керна, включающий вертикальные валы и керноподрезные ножи 2 , Недостаток этого устройства заключается в необходимости реверсивного привода буровых штанг, что исключает применение стандартных резьбовых соединений штанг. Кроме того, механизм подрезки керна сложен по конструкции и ненадежен в работе при наличии шлама на забое. Целью изобретения является повышение надежности работы устройства. Указанная цель достигается тем. что у шурфобу за, содержащего корпус с керноприемником, переходник, жестко закрепленный на буровой колонне, шнековую спираль с породоразрушающими лезвиями, закрепленную на корпусе, и механизм подрезки керна, включающий вертикальные валы и керноподрезающие ножи, последние снабжены втулками со щелевидными отверстиями в верхних торцах, установленными продольно оси вращения ножей, а переходник жестко связан с вертикальными валами и установлен с возможностью осевого перемещения, причем нижняя часть каждого вертикального вала выполнена в виде спирали, установленной в каждом щелевидном отверстии. Кроме того, переходник может быть подпружинен относительно корпуса шурфобура. На фиг. 1 изображен шурфобур, общий вид (на левой части йида-- в положении бурения, на правой - в процессе подрезки керна ; на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1 (в рабочем положении керноподрезающих ножей , на фиг. 3 - вариант выполнения шурфобура с подпружиненным переходником; на фиг. 4 - керноподрезающий нож с нижним участком вертикального вала; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 4. Шурфобур содержит корпус, в состав которого входит шнековая труба 1,крышка 2 и коронка 3, причем коронка 3 жестко соединена со шнекоЬой трубой 1, а крышка 2 прикреплена к шнековой трубе 1 с помощью разъемного болтового соединения. На шнековой трубе 1 и коронке 3 жестко установлена шнековая спираль 4, имеющая в своей нижней части лородоразрушающиё лезвия 5. В крышке 2 размещен переходник 6 с возможностью поступательного перемещения, взаимодействующий с ней профильным участком 7 (квадрат, шлицы и т.д.), В верхней части переходника 6 выполнено средство 8 подсоединения шурфобура к буровой колонне. Нижний торец переходника б снабжен диском 9 с жестко закрепленными на нем и пропущенными через направляющую 10 вертикальными валами 11, рабочая часть 12 которых выполнена в виде спирали и размещена во втулках 13 керноподрезающих ножей. Верхние торцы втулок 13 имеют щелевидные отверстия 14. В полости корпуса на направляющей 10 размещена диафрагма 15, на которой посредством шарикоподшипников 16 смонтирована керноприемная гильзая 17. Возможен вариант конструкции шурфобура с установкой пружины 18 между переходником 6 и крышкой 2. На переходнике 6 выполнены две канавки 19, а в крышке 2 установлены фиксаторы 20, служащие для фиксации корпуса шурфобура относительно переходника 6 и буровой колонны в крайних положениях. Ыурфобур работает следующим образом. В процессе спуска в скважину на колонне буровых штанг корпус шурфобура подвешен на переходнике 6 и керноподрезающие ножи находятся, в рабочем положении. При опускании на забой шурфобур останавливается, а переходник 6 под весом колонны буровых штанг продолжает двигаться вниз вместе с вертикальными валами 11, которые своей рабочей частью 12, выполненной в виде спирали, вза имодействуют с щелевидным отверстием 14 в верхних торцах втулок 13 керноподрезающих ножей и .поворачивают нерабочее 21 положение Шурфобур приводят во вращение,при этом крутящий момент на него передается через профильный участок 7, а осевая нагрузка- - от переходника 6 на крышку 2 и далее на корпус. Производится бурение шурфа, в процессе которого породоразрушающие лезвия 5 разрушают породу и она принимается шнековыми спиралями 4. Неразрушенный участок в центре .забо входит в керноприемную гильзу 17, По окончании рейса, равного по длине высоте гильзы 17, углубку шурфобура прекращают и начинают медленный подъем колонны буровых штанг с одновременным вращением шурфобура .Корпус шурфббура при этом под дейстанем собственного веса остается на забое, а переходник 6, поднимаясь относительно корпуса, приподнимает за собой вертикальные валы 11 рабочая часть 12 которых поворачивает на некоторый угол втулки 13. совместно с керноподрезающими ножа ми, производящими подрезку керна. Затем шурфобур поднимают на дневную поверхность, очищают шнековые спирали 4 от разрушенной породы и установкой шурфобура на упор отводят керноподрезающие ножи в положение 21, освобождают керноприемную гильзу от керна. При этом верхнее положение корпуса относительно переводника 6, когда ножи убраны в положение 21, фиксируют с помощью фиксатора 20 в канавках 19. В таком положении шурфобур поднимают над грунтоприемной площадкой с убранными ножами и извлекают керн из гильзы 17. Если веса шурфобура недостаточно для создания на керноподрезающих ножах необходимого усилия резания, например при проходке более твердых пород, то между переходником 6 и крышкой 2 устанавливается пружина 18 с рабочим усилием, несколько меньшим веса колонны буровых штанг. В этом случае усилие на.ножах равно весу шурфобура и части веса колонны буровых штанг, так как при медленном дви5хении переходника 6 вверх на керноподрезающие ножи передается часть веса колонны буровых штанг. Данное устройство позволяет значительно повысить производительность бурения шурфов за счет автоматического включения при подъеме керноподрезного механизма.

Фи1.1

1. ШУРФОБУР, содержащий корпус с керноприёмником; переходник, жестко закрепленный на буровой Колонне, шнековую спираль с породоразЕУушающими лезвиями, закрепленную на корпусе, и механизм подрезки керна, включающий вертикальные валы и керноподрезающие ножи, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, керноподрезающие ножи снабжены втулками с щелевидными отверстиями в верхних торцах, установленными продольно оси вращения ножей, а переходник жестко связан с вертикальными валами и установлен с возможностью ocefeoro пере. мещения, причем нижняя часть камсдого вертикального вала выполнена в виде спирали, установленной В казхдом щелевидном отверстии. 2. Шурфобур поп. 1,отли-. чающийся тем, что, с целью § повышения эффективности процесса под(Л .резки керна, переходник подпружинен относительно корпуса шурфобура.