Пневмоударник для бурения скважин Советский патент 1985 года по МПК E21B4/14 

СО

:о :о

эо эо Изобретение относится к горной промьгашенности, в частности к погружным пневмоударникам для бурения скважин, используемых, например, при геологоразведочном бурении. Известен пневмоударник для бурения скважин, содержащий корпус с каналом подвода рабочего агента и ударником, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль осевой ступенчатой трубки с выхлопным окном и выполненным на ее наружной поверхности впускным каналом, и шламотрубопровод lj . Недостатком устройства является то, что при увеличении глубины бурения его производительность снижается из-за возрастания противодавле ния выхлопного тракта. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является пиевмоудар ник для бурения скважин, содержащий кожух, ступенчатый ударник со сквоз ным осевым каналом, входящие в последний ступенчатую трубку /; отверс тиями для впуска и выхлопа воздуха и керноприемную трубу с продольными каналами, .выполненными на ее наружной поверхности, и рабочий инструмент 2J . Недостатком известного пневмоуда ника для бурения скважин является то, что вследствие выхлопа в полость керноприемной трубы при возрастании противодавления выхлопного тракта (с увеличением глубины бурения) снижается ударная мощность из-за уменьшения среднего давления рабочего агента при рабочем ходе ударника. Цель изобретения - повышение ударной мощности при возрастании противодавления выхлопного тракта за счет варьирования временем впуска при рабочем ходе щарника, Эта цель достигается тем, что в пНевмоударнике для бурения скважин содержащем кожух, ступенчатый ударник со сквозным осевым каналом, входящие в -последний ступенчатую трубку с отверстиями для впуска и выхлопа воздуха и керноприемную тру бу с продольными каналами, выполнен ными на ее наружной поверхности, и рабочий инструмент, пневмоударник снабжен втулкой, которая установлена с возможностью осевого перемещения между большой ступенью ступенчатой трубки и ударником, причем в средней части втулки вьтолнена проточка, а ударник имеет ограничительный выступ, который размещен в проточке втулки. на фиг. 1 показан пневмоударник для бурения скважин при нижнем положении ударника и втулки} на фиг. 2 то же, при верхнем положении ударника и втулки (в конце холостого хода); на фиг. 3 --сечение А-А на фиг. 1. Пневмоударник содержит кожух 1, ударник 2, ступенчатую трубку 3, керноприемную трубу 4, втулку 5. В носовой части кожуха 1 смонтирован с возможностью осевого перемещения породоразрушающий инструмент 6, имеющий продувочные каналы 7. Пневмоударник соединен с колонной, состоящей из внешней трубы 8, соединенной с-кожухом 1,, и внутренней трубы 9, соединенной с керноприемной трубой 4, По межтрубному пространству колонны подается сжатый воздух из магистрали. Носовая часть керноприемной трубы 4 входит в поро доразрушающий инструмент 6. В ступенчатой трубке 3 выполнены впускные отверстия 10, сообщаюыщеся с продольными каналами 11 на наружной поверхности керноприемной трубы 4 , и выхлопные отверстия 12, расположенные между каналами керноприемной трубы 4 и проходящие сквозь ее стенки во внутреннюю полость этой же трубы. Ударник 2, ступенчатая трубка 3 и втулка 5 образуют камеру 13 рабочего хода, а те же элементы и кожух 1 образуют камеру 14 холостого хода. На кожух 1 установлен пакер 15, препятствующий попаданию воздуха и шлама в пространство между кожузсом 1 и стенками, скважины. Ударник 2 имеет ограничительный выступ 16 и цилиндрическую часть 17, взаимодействующую с меньшей ступенью 18 ступенчатой трубки 3. Втулка 5 в средней части имеет проточку 19 и располагается на большой ступени 20 трубки 3. Работа пневмоударника осуществляется следующим образом. Перед началом холостого хода уд ника 2 (фиг. 1 , вверх) втулка 5 мо жет находиться в нижнем или верхнем положении (на фиг. 1 эти положения обозначены соответственно буквами аи 8 , причеьз верхнее положение S показано пунктирной лини ей). В случае верхнего положения втулки 5 впускное окно 10 остается полностью открытым и воздух из магистрали по межтрубному пространст ву колонны, каналу 11, через впуск ное окно 10 попадает в камеру 14 холостого хода. Площадь нижнего торца ударника больше, чем площадь верхнего торца, поэтому ударник 2 начинает двигаться вверх под дей ствием давления на разность этих площадей. Одновременно втулка 5 сдвигается в нижнее положение (внутрь ударника) под действием давления в камере холостого хода 14 на верхний торец втулки 5. При .этом камера 13 рабочего хода сообщена- через выхлопное окно 12 с атмосферой. После того, как ударник проходит от нижнего положения путь равный диаметру выхлопных отверстий 12, эти отверстия перекрываются цилиндрической частью 17 ударника.При этом впускные окна 1б остаются откр тыми. Воздух продолжает поступать камеру 14 холостого хода до тех пор, пока в своем дальнейшем движении вместе с ударником 2 втулка 5 не перекрывает впускные отверстин 10. С этого момента дальнейшее движение ударника вверх осуществляется за счет расширения сжатого воздуха в камере 14 холостого хода. После того, как втулка 5 вместе с ударником 2 проходит над впуск ными отверстиями 10, происходит одновременное открытие впускных отверстий 10 в камеру 13 ра:бочего хо да и выхлопньк отверстий 12 в камеру 14 холостого хода. Из камеры 14 холостого хода происходит выхлоп, и давление в ней падает. Одновременно воздух через впускное отверстие 10 поступает в камеру 13 рабочего хода и под действием создавшегося в ней давления втулка 5 перемещается в верхнее положение, как бы обгоняя ударник 2, который в это время останавливается под действием воздушного буфера в камере 13 рабочего хода. Это положение пневмоударника изображено на фиг. 3. Холостой ход ударника 2 закончен, начинается рабочий ход ударника 2 вниз, так как камера 14 холостого хода сообщена через выхлопное окно 12 с атмосферой, а камера 13 рабочего хода сообщена через впускное отверстие 10 с магистралью сжатого воздуха. Втулка 5, находясь в верхнем положении, движется вместе с ударником 2 вниз, так как ее нижний буртик упирается в ограничительный выступ 16 ударника 2. После того как ударник 2 проходит путь, равный диаметру выхлопных отверстий 12, происходит полное закрытие этих отверстий и вых.-, лоп из камеры 14 холостого хода . прекращается. При этом впускные отверстия 10 остаются открыть&ш и впуск воздуха в камеру 13 рабочего хода продолжается до тех пор, пока втулка 5, движущаяся вместе с ударником 2, не перекрывает впускные окна 10. Дальнейшее движение ударника 2 вмасте с втулкой 5 осуществляется за счет расширения сжатого воздуха в камере 13 рабочего хода. При дальнейшем движении ударника 2 происходит открытие выхлопных отверстий 12 в камеру 13 рабочего хода и открытие впускных окон 10 в камеру 14 холостого хода. Ударник 2 наносит удар по инструменту. Из камеры 13 рабочего хода происхоит выхлоп воздуха. Под действием авления воздуха в камере 14 холостого хода втулка эсщвигаетсявнутрь дарника до своего крайнего положеия. Ударный -механизм занимает исодное положение (фиг. 1). - Разрушенная порода подхватываетя потоком воздуха, поступающим из агистрали через продувочные канаы в зону забоя, и выносится наруу через центральное отверстие кероприемной трубы 4. Пакер 15 преятствует -попаданию воздуха из зоы забоя в пространство между кожуом 1 и стенками скважины, тем саым предотвращая оттаивание и обруение стенок скважины. При использовании изобретения а счет согласования времени впуса рабочего агента с повышением противодавлбния выхлопа при увеличении глубины бурения возрастает как удар11333886

нал мощность устройства, так и его надежность.

ПНЕВМОУДАРНИК ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН, содержащий кожух, ступенчатый ударник со сквозным осевым каналом, входящие в последний ступенчатую трубку с отверстиями для впуска и выхлопа воздуха и керноприемную трубу с продольньми каналами, выполненными на ее наружной поверхности, и рабочий инструмент, отличающий с я. тем, что, с целью повьшения ударной мощности при возрастании противодавления выхлопного тракта за счет варьирования временем впуска при рабочем ходе ударника, пневмоударник снабжен втулкой, которая установлена с возможностью осевого перемещения между большей ступенью ступенчатой трубки и ударником, причем в средней части втулки вьтолнена проточка, а ударник имеет ограничительный выступ, который размещен в проточке втулки.