Устройство для бурения скважин Советский патент 1985 года по МПК E02F5/18 

Изобретение относится к горной и строительной областям и МОЖЕТ быть использовано для бурения наклонных и горизонтальных скважин и выработок способом продавливания, вибропродавливания и виброудар кого продавливания, а также в устройствах для бестраншейной прокладки трубопроводов.

Цель изобретения - повышение эффективности бурения путем снижения энергозатрат на отбор и выгрузку керна.

На фиг. 1 показано устройство, обними вид В разрезе; на фиг. 2 - то же, в момент выгрузки керна.

Устройство для бурения скважин состоит из штанги 1 и жестко закрепленной на ней створки 2, на которой с помопдью шарнира 3 закреплена створка 4, фиксируемая механизмом 5 фиксирования створок. В механизме 6 приема и выгрузки керна со створками 2 и 4 размещен керноприемник 7, состоя щий из двух полугильз 8 и 9, соединенных шарниром 10, причем поверхности стенок 11, которыми соприкасаются полугильзы, скошены в направлении к открытому торцу керноприемника 7.

В механизме .6 приема и выгрузки керна размещены пластины 12, жестко закрепленные на внутренних поверхностях створки 2 и створки 4, гибкая тяга 13, соединяюш,ая торец полу гильзы 9 со створкой 2, упор 14, подвижно закрепленный в прорези на торцовой стенке полугильзы 8 с возможностьюограниченного смешения в прорези, переклю чатель 15, закрепленный на наружной поверхности электромагнитного замка 16 с подпружиненным засовом 17, который при закрытом положении входит в паз на внутренней поверхности створки 4, а также упор 18, жестко закрепленный изнутри на торцовой стенке створки 4.

Механизм 5 фиксирования створок содержит кольцевой наконечник 19 с режущей кромкой 20 и консолью 21, закрепленной на внешней стенке створки 2 с возможностью ограниченного осевого смещения наконечника 19 относительно створки 2, полускобу 22, жестко закрепленную на наружном конце обсадной трубы 23, а также противовес 24, жестко закрепленный на наружной поверхности торцовой стенки створки 4.

Устройство для бурения скважин работает циклично.

Под действием усилия, прилагаемого к штанге 1, створка 2 при закрытой створке 4 с помошью механизма 5 фиксирования створок внедряется в грунт. При этом керн поступает в механизм 6 приема и выгрузки керна непосредственно в керноприемник 7, полугильзы 8 и 9 которого соединенные шарниром 10, плотно соприкасаются скошенными поверхностями стенок 11 с фиксацией пластинами 12, гибкая тяга 13 натянута.

С поступлением в керноприемник 7 керн сжимается, при этом упругую составляющую усилия обжатия воспринимают шарнир 10 и пластины 12. По заполнению керноприемника 7 упор 14, перемещаемый керном, смещает рычаг переключателя 15 электромагнитного замка 16, который втягивает подпружиненный засов 17 в полость замка и керноприемник 7 получает возможность перемещаться относительно створки 2. При последующем внедрении створок 2 и 4 в грунт, происходит заполнение его освобождающегося от смещения керноприемника 7 пространства грунтовым керном, при этом нарушается фиксация полугильз 8 и 9 пластинами 12 с возможностью их ограниченного вращения относительно шарнира 10, что обеспечивает ослабление сцепления грунтового керна с их внутренними поверхностями и ослабляет гибкую тягу 13.

Поступательное перемещение створок 2

0 и 4 в грунте прекращается при выражении сопротивления его внедрению и усилия, при лагаемого к штанге 1, при этом рычаг переключателя 15 электромагнитного замка 16 под действием упора 18 возвращается в исходное положение. С приложением к штанге ) усилия противоположного направления створки 2 и 4 выдвигаются наружу, при этом за счет трения наружной поверхности кольцевого наконечника 19 о стенки скважины последний, закрепленный консолью 21 на

0 створке 2, смещается в направлении, противоположном перемещению створкам 2 и 4 на расстояние, ограничиваемое размером консоли 21, обеспечивая створке 4 возможность раскрытия с ограниченным вращением под действием гравитационных сил относительно

5 шарнира 3. Если сил трения не достаточно для смещения кольцевого наконечника 19, то этому способствует полускоба 22, в которую упирается консоль 21 при выходе створки 2 и обсадной трубы 23.

Открывшись, створка 4 под действием силы тяжести совершает вращение относительно шарнира 3 вместе с грунтовым керном и керноприемником 7, которые по достижению превышения центробежной силы над суммарной составляющей сил трения грунтового керна и керноприемника о поверхность створки 4 начинают перемещаться относительно ее. При остановке створки 4 в месте ограничения ее вращения образовавшийся ударный импульс передается на керноприемник 7 и грунтовый керн, под действием которого скорость перемещения керноприемника 7 и грунтового керна еще более возрастает. При этом за счет выпрямления гибкой тяги 12, ограничивающей свободу движения полугильзы 9, последняя помимо поступательного перемещения вращается также относительно шарнира 10 с отделением полугильзы 9 от грунтового керна с последуюп-1ей резкой остановкой движения в месте

ограничения перемещения керноприемника 7. Остановка последнего обеспечивает очередную передачу ударного импульса на грунтовый керн, в результате которого он отделяется от полугильзы 8 и происходит окончательная нагрузка устройства. Освободившись от грунтового керна и полегчав, створка 4, а вместе с ней и керноприемник 7 под действием противовеса 24 занимают исходное положение. При очередном цикле забуриваний за счет сил трения кольцевой наконечник 19 перемещается в направлении

створки 2 и направлении бурения и обеспечивает надежную фиксацию створки 4 и полугильз 8 и 9 керноприемника 7.

Устройство позполяет расширить область применения трубчатых рабочих органов и грейферных устройств с применением их для бестраншейной прокладки трубопроводов, для бурения наклонных и гори онтальных скважин, улучшить условия забора грунта за счет снижения затрат энергии на кернообразование и разгрузку устройства.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН, включающее механизмы приема и выгрузки керна с шарнирно соединенными между собой створками, механизм фик20М 5 21 9 11 nWJ32 /III Л I 19 12 8 1 11161564сирования сторон в виде подвижного кольцевого наконечника, охватывающего створки, отличающееся тем, что, с целью повыщения эффективности бурения путем снижения энергозатрат на отбор и выгрузку керна, механизм приема и выгрузки керна снабжен двумя соединенными шарниром полугильзами, при этом одна из полугильз соединена с одной из створок механизма приема и выгрузки керна гибкой тягой, а другая - с другой створкой при помощи замка, причем между створками и полугильзами размещены упорные пластины. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что подвижной кольцевой наконечник выполнен с режущи.ми кромками. (П с 00 О) иС со 3 18