Колонковый бур для бурения скважин большого диаметра Советский патент 1984 года по МПК E21D1/06 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к колонковым бурам, применяемым при проходке скважин большого диаметра и шурфов в крепких породах.

Известен колонковый бур, включающий корпус, породоразрушаюаьий инструмент и керноподрезные элементы с подрезным механизмом.

При работе такого бура обуривание керна и его подрезка осуш,ествляются одновременно. Это достигается за счет того, что кернрподрезные элементы установлены на рычагах, имеющих возможность вертикального перемещения в направляющих корпуса, причем рычаги в этот момент фиксируются горизонтально относительно керна 1.

Недостатками этого бура являются малый объем керна, получаемого в процессе углубки скважины за рейс, быстрый выход из строя керноподрезных рычагов и сложность конструкции привода механизма подрезки керна, обуславливающие ненадежность конструкции бура.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является колонковый бур для бурения скважин большого диаметра, включающий корпус с крышкой, расположенный по периметру корпуса породоразрущающий инструмент, механизм подрезки керна, содержащий центральный гидроцилиндр, гидравлически соединенный с домкратами, штоки которых связаны тягами с рычагами керноподрезных элементов с породоразрушающими резцами 2.

Недостатком известного бура является низкая производительность бурения, обусловленная большими затратами времени на обуривание и подрезку керна, так как эти процессы осуществляются раздельно, а также малым объемом керна, получаемого за один рейс.

Цель изобретения - повышение производительности бурения.

Поставленная цель достигается тем, что колонковый бур для бурения скважин большего диаметра, включающий корпус с крышкой, расположенный по периметру корпуса породоразрушающий инструмент, механизм подрезки керна, содержащий центральный гидроцилиндр, гидравлически соединенный с домкратами, штоки которых связаны тягами с рычагами керноподрезных элементов с породоразрушающими резцами, снабжен подпружиненными фиксаторами, шарнирно закрепленными на крышке, и плитой, шарнирно соединенной со штоком центрального гидроцилиндра, для взаимодействия с керном, а поршень имеет с другой стороны дополнительный шток с зубчатыми рычагами на конце, установленными с возможностью взаимодействия с подпружиненными фиксаторами, при этом рычаги керноподрезных элементов шарнирно связаны с корпусом.

Рычаги керноподрезных элементов имеют дополнительные породоразрушающие резцы.

На чертеже изображен колонковый бур

в момент окончания подрезки керна, вертикальный разрез.

Колонковый бур для бурения скважин большого диаметра содержит корпус 1, по периметру которого в нижней части расположены породоразрушающие инструменты 2, а в верхней части имеется крышка 3. На крышке 3 укреплен переводник 4 и две полуцилиндрические створки 5, соединенные между собой осью 6 и замками 7. К переводнику 4 прикреплены стойки 8, в которых шарнирно установлены подпружиненные фиксаторы 9, а внутри его на крышке 3 закреплен центральный гидроцилиндр 10, имеюший поршень 11 с двумя штоками 12, один из которых дополнительный и снабжен

0 зубчатыми рычагами 13 для взаимодействия с фиксаторами 9, а другой - плитой 14 для взаимодействия с торцом керна 15,закрепленной в штоке шарнирно. Гидроцилиндр 10 посредством гидромагистралей 16 и 17 соединен с домкратами 18 и образует с ними

замкнутую гидросистему. Шток 19 поршня 20 посредством тяги 21 соединен шарнирно с рычагами 22, установленными на осях 23, закрепленных в корпусе 1. Рычаги 22 оснащены породоразрушающими резцами 24

Q и дополнительными породоразрушающими резцами 25. В крышке 3 корпуса 1 выполнены отверстия 26, через которые поступает промывочная жидкость для очистки забоя от шлама, при этом шлам поступает в шламоприемник 27. Гидроцилиндр 10, домкраты

5 18, рычаги 22 и тяги 21 являются составными частями механизма 28 порезки.

Колонковый бур для бурения скважин большого диаметра работает следующим образом.

Перед началом обуривания керна 15 керноподрезные рычаги 22 находятся в вертикальном положении, а поршень 11 гидроцилиндра 10 - в нижнем положении. Затем бур опускают на забой и начинают бурение, при этом керн 5 обуривается поа родоразрушающим инструментом 2, а шлам удаляется промывочной жидкостью, подаваемой по трубам через отверстия 26 к забою и оседает в шламоприемнике 27. В процессе обуривания керна 15 рычаги 22 с породоразрущающими резцами 24 также ра0 ботают, что позволяет увеличить скорость углубки скважины за рейс. Керн 15 поступает внутрь корпуса 1 и, дойдя до плиты 14, начинает на нее давить, при этом поршень 11 гидроцилиндра 10 движется вверх, в результате чего жидкость по магистралям 17 перетекает из верхней части полости гидроцилиндра 10 в нижние части полостей домкратов 18, создавая давление на поршни 20, которые, двигаясь вверх, перекачивают жидкость из верхних частей домкратов 18 в нижнюю часть гидроцилиндра 10. При этом штоки 19 посредством тяг 21 взаимодействуют с рычагами 22. Рычаги 22 с резцами 24 и дополнительными резцами 25 выходят из вертикального положения и начинают подрезать керн 15, внедряясь в него под острым углом, в результате чего нижний торец керна 15, остающегося в корпусе 1 бура, принимает форму полусферы, а острые торцы верхней части керна 15, остающегося в скважине и обуриваемого породоразрушающим инструментом 2, при непрекращающейся подрезке керна 15 разрушаются дополнительными резцами 25. Это позволяет сгладить верхнюю часть керна 15, остающуюся в скважине, за счет чего объем керна увеличится на величину объема полусферы нижней части кеерна 15, расположенного в корпусе 1 бура.

Таким образом, без прекращения процесса обуривания керна 15 автоматически в работу включаются домкраты 18 механизма 28 подрезки керна, осуществляющего с помощью резцов 24 подрезку керна, при этом воздействие на рычаги 22 знакопеременных нагрузок, возникающих в результате вибраций корпуса 1, незначительно, поскольку они имеют возможность отклонения в ту или другую сторону по вертикаили за счет того, что домкраты 18 взаимосвязаны в замкнутую гидросистему с гидроцилиндром 10 посредством магистралей 16 и 17, а зубчатые рычаги 13 движутся вверх, давят на фиксаторы 9 и поворачивают их относительно стоек 8 в вертикальной плоскости, сжимая пружину. После полной подрезки керна 15, когда резцы 24 сомкнутся друг с другом, зубцы рычагов 13 находятся на небольшом расстоянии от поверхности фиксаторов 9, а при подъеме керна 15 в результате действия его веса на рычаги 22 зубцы опираются на фиксаторы 9.

Затем бур поднимают на поверхность, устанавливают резцами 24 на эстакаду, при этом поршни 20 домкратов 18 движутся вверх, в результате чего жидкость по магистрали 16 давит на поршень 11 гидроцилиндра 10 снизу и зубчатые рычаги 13, сое0диненные со штоком 12, выходят из зацепления с фиксаторами 9, которые в это время поворачивают в вертикальной плоскости и фиксируют относительно стоек 8. После этого бур поднимается над эстака5 дои, а керн 15, давя собственным весом на рычаги 22, разжимает их и выгружается из корпуса 1, при этом открывают замки 7 створок 5 щламоприемника 27 и выгружают из него шлам.

По окончании выгрузки керна 15 и шла0ма рычаги 22 приводят в вертикальное положение, фиксаторы 9 освобождают от стоек 8, створки 5 соединяют замками 7, бур опускают на забой, и цикл повторяется.

Таким образом, благодаря авто.матическому включению в работу подрезного механизма, а также благодаря присоединению керноподрезных рычагов, имеющих дополнительные породоразрушающие резцы, к корпусу с возможностью поворота в вертикальной плоскости по направлению к оси

0 керна значительно повыщается эффективность бурения скважин большого диаметра в крепких породах, обусловленная повышением производительности бурения за счет увеличения объема керна и за счет повышения эксплуатационной надежности работы бура и его долговечности.

1. КОЛОНКОВЫЙ БУР ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА, включающий корпус с крышкой, расположенный по периметру корпуса породоразрушающий инструмент, механизм подрезки керна, содержащий центральный гидроцилиндр, гидравлически соединенный с домкратами, штоки которых связаны тягами с рычагами керноподрезных элементов с породоразрушающими резцами, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности бурения, он снабжен подпружиненными фиксаторами, шарнирно закрепленными на крышке, и плитой, щарнирно соединенной со штоком центрального гидроцилиндра, для взаимодействия с керном, а поршень имеет с другой стороны дополнительный шток с зубчатыми рычагами на конце, установленными с возможностью взаимодействия с подпружиненными фиксаторами, при этом рычаги керноподрезных элементов шарнирно связаны с корпусом. 2. Бур по п. 1, отличающийся тем, что рычаги керноподрезных элементов имеют дополнительные породоразрушающие резцы. со ел со