Устройство для образования зародышевых трещин в скважинах Советский патент 1983 года по МПК E21C37/00 

/ 2

01 ел

00 J Изобретение относится к разрушению горных пород в скважинах и может быть использовано при добыче полезных ископаемых на основе взрывного способа разрушения или гидроразрыва горных пород. Известно устройство для образования полостей в строительных элементах и изделиях, включающее навитый из проволоки гибкий эластичный пружинный вал, один конец которого соединен с патроном перфоратора, а другой снабжен режущим инс1рументом 1. Однако полость можно создавать только в непосредственной близости от устья отверстия, диаметр полости сравнительно мал, форма полости не позволяет рассматривать ее как зародышевую трешину. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для образования зародышевых трещин в скважинах. включаюшее корпус, поворотную ось с рабочим органом, установленную на торце корпуса эксцентрично и параллельно его оси, и механизм поворота рабочего органа, выполненный в виде винтовой пружины, навитой на ось, параллельную оси корпуса и выходящую за пределы скважины 2. Устройство предназначено для образования зародышевых трещин в шпурах и скважинах протяженностью до 2,5 м и в образцах горных пород. Однако оно не может быть использовано для создания зародышевых трещин в глубоких скважинах, так как не имеет фиксатора положения инструмента в скважине и механизма выдвижения рабочего органа без применения дополнительной оси, выходящей за пределы устья скважины. Кроме того, в процессе образования зародышевой трещины корпус устройства истирается о стенки скважины. Целью изобретения является повышение надежности работы устройства при образовании трещин, удаленных от устья скважин. Для достижения указанной цели в устройстве для образования зародышевых трещин в скважинах, включающем корпус, поворотную ось с рабочим органом, установленную на торце корпуса эксцентрично и параллельно его оси, и механизм поворота рабочего органа, корпус выполнен в виде несущей штанги со стаканом, обращенным открытым торцом к щтанге, а механизм поворота - в виде тормозящей втулки с приспособлением для распора о стенки скважины, свободно насаженной на несущую щтангу со стороны открытого торца стакана, подпружиненной фрикционной муфты с двухсекционным зубчатым колесом, свободно насаженной на несущую щтангу в полости стакана и упирающейся в торец тормозящей втулки, и находящихся в зацеплении двух шестерен, одна из которых насажена на поворотную ось рабочего органа с возможностью зацепления с одной секцией зубчатого колеса, а вторая - на промежуточную ось с возможностью зацепления с другой секцией. На чертеже изображено устройство для образования зародышевых трещин, общий вид в разрезе. Устройство для образования зародышевых трещин состоит из корпуса 1, на оси которого на подшипниках 2 установлен цилиндр 3 с приспособлением для распора стенки скважины в виде поршня 4 с возвратной пружиной 5 и кулачками 6, стянутыми пружинным кольцом 7. В торцевой части корпуса 1 параллельно и эксцентрично его оси установлены ось-щестерня 8, на которой закреплен рабочий орган 9, и находящаяся в зацеплении с шестерней 8 двойная шестерня 10. Обе эти шестерни являются сателлитами планетарной зубчатой передачи, центральным зубчатым колесом которой является двухсекторное зубчатое колесо И, поджатое торцом к тормозной втулке 12 гайкой 13 через пружину 14, при J1г J - --J --f этом образуется фрикционное зацепление. Устройство работает следующим образом. Устройство на бурильной колонке опускают в скважину на требуемую глубину и подают в бурильную колонку жидкость под давлением. При этом жидкость через отверстия в корпусе 1 и цилиндре 3 поступает в надпоршневую полость и перемещает поршень 4, который, сжимая возвратную пружину 5, выдвигает кулачки 6 до контакта со стенкой скважины. Кроме того, часть жидкости через отверстие в торце корпуса 1 попадает в скважину, а затем по кольцевому зазору между корпусом 1 устройства и стенкой скважины выходит на поверхность. Проходя мимо рабочего органа 9, она охлаждает его и удаляет из зоны его работы шлам, образованный при создании зародышевой трещины. От привода буровой установки через колонку бурительных труб корпусу 1 устройства сообщается вращательное движение. При этом ось-щестерня 8, обкатываясь по первому сектору двухсекторного зубчатого колеса. 11, поворачивает рабочий орган 9, который, входя в контакт со стенкой скважины, прижимается к ней с силой,задаваемой фрикционной муфтой и, так как рабочий орган 9 совершает совместно с корпусом 1 устройства вращательное движение Б плоскости, перпендикулярной к оси устройства, создается зародышевая трещина. Таким образом, регулируя величину момента, воспринимаемого фрикционной муфтой, поджатием пружины 14 гайкой 13 можно менять режим работы рабочего органа. Кроме того, в аварийных ситуациях типа зажатия рабочего органа 9 породой, когда возрастает сила сопротивления породы обработке, рабочий орган 9 имеет возможность, преодолев момент на фрикционной муфте, повернуться в направлении, противоположном рабочему, и выйти из опасной зоны.

После создания зародышевой трещины ось-шестерня 8 выходит из зацепления с двухсекторным зубчатым колесом 11, а промежуточная двойная шестерня 10 входит в зацепление с вторым сектором двухсекторного зубчатого колеса 11 и, обкатываясь по нему, передает на ось-шестерню 8 вращение, противоположное рабочему, и таким образом рабочий орган 9 возвращается в исходное положение.

Вращение бурильной колонки прекращают и отключают давление. При этом поршень 4 и кулачки 6 под действием возвратной пружины 5 и пружинного кольца 7 возвращаются в исходные состояния.

Устройство и колонка бурительных труб поднимаются.

Использование изобретения позволяет обеспечивать высокую надежность образования зародышевых щелей, значительно удаленных от устья скважин.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ЗАРОДЫШЕВЫХ ТРЕЩИН В СКВАЖИНАХ, включающее корпус, поворотную ось с рабочим органом, установленную на торце корпуса эксцентрично и параллельно его оси , и механизм п(Творота рабочего органа, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства при образовании трещин, удаленных от устья скважин, корпус выполнен в виде несущей щтанги со стаканом, обращенным открытым торцом к штанге, а механизм поворота - в виде тормозящей втулки с приспособлением для распора о стенки скважины, свободно насаженной на не :ущую штангу со стороны открытого торца стакана, подпружиненной фрикционной муфты с двухсекционным зубчатым колесом, свободно насаженной на несущую щтангу в полости стакана и упирающейся в торец тормозящей втулки, и находящихся в зацеплении двух шестерен, одна из которых насажена на поворотную ось рабочего органа с возможностью зацепления с одной i секцией зубчатого колеса, а вторая - на СЛ промежуточную ось с возможностью зацепления с другой секцией.