Устройство для бурения скважин Советский патент 1983 года по МПК E21D1/06 

4

СХ)

Изобретение относится к буровой тexникe а именно к конструкциям устройств для бурения с отбором керна.

Известна буровая конковая установка, включающая цилиндрический корпус с установленными по его периметру долотами, снабженными индивидуальными приводами, и механизм подрезания и подъема керна I.

Недостатки устройства - сложность конструкции, большие энергозатраты на бурение и невозможность бурения мерзлых пород.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для бурения скважин, включающее вращатель с корпусом и валом, соосно расположенные с возможностью осевого перемещения одна относительно другой при помощи гидроцилиндров щнековая труба и керноприемная труба, жестко связанная с валом вращателя, режущий инструмент, в корпусе которого расположены щарнирно установленные подрезные ножи и механизм для их перемещения 2.

Однако известное устройство характеризуется низкой эффективностью бурения из-за недостаточно надежных процессов выноса разбуренной породы на поверхность и подрезания керна, особенно мерзлых и прочных пород.

Цель изобретения - повышение эффективности бурения мерзлых и прочных пород за счет обеспечения большей надежности подрезки керна и улучшения выноса породы на поверхность.

Указанная цель достигается тем, что устройство для бурения скважин, включающее вращатель с корпусом и валом, соосно расположенные с возможностью осевого перемещения одна относительно другой при помощи гидроцилиндров шнековая труба и керноприемная труба, жестко связанная с валом вращателя, режущий инструмент, в корпусе которого расположены щарнирно установленные подрезные ножи и механизм для их перемещения, снабжено планетарным редуктором и трубой-кожухом, внутри которой расположен вал вращателя, причем верхний конец трубы-кожуха соединен с корпусом вращателя с возможностью осевого перемещения, а нижний конец - со шнековой трубой посредством подшипников, водило планетарного редуктора с колесамисателлитами установлено на валу вращателя с возможностью осевого перемещения, одно из центральных колес-сателлитов жестко скреплена со щнековой трубой, а другое - с трубой-кожухом, причем режущий инструмент жестко соединен с керноприемной трубой, а механизм перемещения подрезных ножей выполнен в виде кольцевой обоймы с втулками, установленной на щнековой трубе с возможностью вращения, причем оси шарниров подрезных ножей установлены

во втулках и имеют боковые пальцы, а втулки имеют сквозные винтовые пазы, в которых установлены боковые пальцы осей щарниров.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство для бурения скважин в процессе бурения, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, при подрезке керна; на фиг. 3 - вид А на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 2.

Устройство для бурения скважин состоит из одновального вращателя 1, на корпусе которого закреплен с возможностью осевого перемещения верхний конец невращающейся трубы-кожуха 2, внутри которой на подщипнике 3 установлен вал 4 вращателя. Осевое перемещение трубы-кожуха 2 осуществляется посредством гидроцилиндров 5. Устройство включает также соосно расположенные щнековую 6 и керноприемную 7 трубы, причем щнековая труба 6 имеет винтовую полосу 8 и планетарный редуктор 9. Центральное колесо 10 планетарного редуктора жестко закреплено на трубе-кожухе 2, центральное колесо 11 - на щнековой трубе б, а водило 12 с сателлитами 13 установлено на щлицевой втулке 14 с возможностью осевого перемещения относительно вала 4. Керноприемная труба 7 верхним фланцем 15 жестко соединена с валом 4, а в основании имеет режущий инструмент (коронку) 16, в кольцевом пазу 17 которой размещены подрезные, ножи 18, жестко связанные с осями щарниров 19, имеющими боковые пальцы 20. Механизм перемещения подрезных ножей выполнен в виде кольцевой обоймы 21 с втулками 22, которая связана со щнековой трубой с помощью подшипников 23 а с керноприемной трубой - с возможностью осевого перемещения вдоль ее по шпонке 24. Втулки 22 имеют сквозные винтовые пазы 25. Оси шарниров 19 подрезных ножей 18 установлены во втулках 22, при этом боковые пальцы 20 размещены в сквозных винтовых пазах 25.

Устройство для бурения скважин работает следующим образом.

Вал 4 вращателя 1 приводит во вращение керноприемную трубу 7, и режущий инструмент 16 прорезает кольцевую щель в грунтовом массиве. Одновременно вращение передается через щлицевую втулку 14 водилу 12 планетарного редуктора 9. Сателлиты 13, обкатываясь вокруг центрального колеса 10, вращают другое центральное колесо 11 и щнековую трубу 6. Шнековая труба вращается с больщей скоростью, чем режущий инструмент 16, вследствие чего достигается эффективная очистка скважины от грунта. После того как керноприемная труба 7 заполнится керном,гидроцилиндры 5 перемещают трубу-кожух 2 и щнековую трубу 6 вверх, при этом кольцо шнековой трубы перемещается относительно керноприемной трубы и увлекает за собой кольцевую обойму 21 с втулками 22. В результате осевого перемещения втулок 22 относительно осей -шарниров 19 происходит перемещение и боковых пальцев 20 вдоль винтовых пазов 25, при этом оси шарниров 19 поворачиваются и выдвигают подрезные ножи 18. Происходит подрезка керна, после чего устройство по днимают над устьем скважины и производят разгрузку керна, убирая подрезные ножи обратным ходом гидроцилиндров 5.

Наличие в предлагаемом устройстве для бурения скважин планетарного редуктора позволяет повысить эффективность бурения, так как шнековая труба, производящая вынос породы на поверхность, врашается с большей скоростью, чем режущий инструмент, вследствие чего достигается хорошая очистка забоя скважины, а предлагаемое выполнение механизма выдвижения подрезных ножей обеспечивает надежное подрезание и удержание керна.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН, включающее вращатель с корпусом и валом, соосно расположенные с возможностью осевого перемещения одна относительно другой при помощи гидроцилиндров шнековая труба и керноприемная труба, жестко связанная с валом вращателя, режущий инструмент, в корпусе которого расположены шарнирно установленные подрезные ножи и механизм для их перемещения, отЛичающееся тем, что, с целью повыщения эффективности бурения мерзлых и прочных пород за счет обеспечения больщей надежности подрезки керна и улучщения выноса породы на поверхность, оно снабжено планетарным редуктором и трубой-кожухом, внутри которой расположен вал вращателя, причем верхний конец трубы-кожуха соединен с корпусом вращателя с возможностью осевого перемещения, а нижний конец - со шнековой трубой посредством подшипников, водило планетарного редуктора с колесами-сателлитами установлено на валу вращателя с возможностью осевого перемещения, одно из центральных колес-сателлитов жестко скреплено со щнековой трубой, а другое - с трубой-кожухом, причем режущий инструмент жестко соединен с керноприемной трубой, а механизм перемещения подрезных ножей выполнен в виде кольцевой обоймы с втулками, установленной на шнековой трубе с возможностью вращения, причем оси шарниров подрезных ножей установлены во втулках и имеют боковые пальцы, а втулки имеют сквозные винтовые пазы, в которых установлены боковые пальцы осей шарниров.

ВидА

Фиг.З