Шнековый бур для колонкового ударно-вращательного бурения Советский патент 1986 года по МПК E21B7/24 

Изобретение относится к бурению скважин большого диаметра, в частности к бурению скважин в крепких горных породах, а также в галечно-ще- беш1стых горных породах, находящих- ся D условиях многолетней мерзлоты, колонковым ударно-вращательным способом.

Цель изобретения - повьпаение надежности работы.

На фиг.1 изображен шнековый бур с механизмом подрезки керна в исходном ноложен1-ш, общий вид} на фиг.2 - узел механизма подрезки керна в нр- ложении подрезка закончена, узел 1 на фиг.; на фиг.З - механизм слома керна J3 исходном пололсении, разрез Л-А на фиг.1; на фиг.4 - узел сто- норного механизма керноломной платки, внд Б на фиг.З,

Шнековы бур ДЛ51 колонкового уд ар но-вращательного буреш1я вклгача- .ет наружную полую и. нековуы трубу 1, лсестко. связанн по с колозшой бурнль- ньк труб 2, приводимых ..во вразцение известным способом с поверхности. Верхняя часть шнековой трубы образует бункер 3, служащий ;у1я сбора выбу peHHoii породы. Внутри шнековой трубы смонтирован ударный механизм ), обеснечиваюцщй напесеш е ударов вдол оси скваланш и зганесенне боковых ударов. Конструкция этого механизма обеспечивает передачу осевой нагрузк на нородоразрушадощий инструмент, нанесение периодических ударов по нему и прерывистое его вращение. ,

В ншкней части бура внутри шнековой трубы 1 размещен колонковый набор, включающий колонковуто трубу 5, буровую коронку- 6, оснащенную резца- ми из твердого сплава или шаротеч- ное долото, а также мexaниз ы для

подрезки и слома керна,

Механизм для подрезки керна включает двухсторонний клин 7, свободно установленный в вертикальных нан- рашьчющих 8, жестко скреплен}шх с цщгней частью внутренней стенки ко- лонковой трубь 5 (фиг. и 2). Последняя скреплена с наковальней 9 уда иого механизма, к. Внутри кгиадого клина 7 размещен резец 10 с рабочей частью 11. Резец 10 с помощью оси 12 связан с направляющей 8, закреи- лешюй на внутренней стенке колонковой трубы.

5

0

fs 20

5 о

5

0

5

5

Количество резцов для подрезки керна равно или кратно количеству рядов резцов в коронке, так как направляющие 8 входят в соответствующие вырезы в коронке, которые расположены в промежутках между рядами резцов в буровой коронке.

Клинья 7 могут свободно перемещаться в направляю.Е1их 8 и взаимодействовать с резцами 10. При перемещении двухсторонних клиньев 7 вверх нижняя часть каждого клина отклоня ет соответствующий резец к централь- 1ЮЙ оси бура, прижимая рабочую часть к керну, а при перемещении клиньев вниз верхняя часть каждого 1шина отклоняет соответствующий резец с раб.о- чей частью от керна.

Каждый двусторонний клин 7 посредством тяг 13 связан с опорной плитой 14, размещенной в верхней части колонковой трубы 5. Соединение тяг 13 с онорной плитой 14 осуществлено через пружины 15. Опорная плита 14 может неремещаться по направляющим 16 (фиг.Ч и 2), скрепленных с колонковой трубой, и снабжена иру;кинами 17, которые удерживают опорную или- ту в нижнем положении. В центральной части опорной плиты 14 расположен подщипниковый узел, имеющий упорный нодшинник 18 и шаровую опору 19, заканчивающуюся вынуклой пятой 20.

Механизм 21 для слома керна (фиг.З и 4) включает направляющую

, 22 спиральной формы, которая закреплена горизонтальной в верхней части колонковой трубы 5 на боковой ее стенке, керноломную нлашку 23 с пружиной 24 и стонорное приспособление 25. Последнее представляет собой

, защелку и снабжено штоком 26 с пру-, жиной 27 и упором 28 тяги 13, который может взаимодействовать с хвостовиком защелки 25. Работа и взаимодействие механизмов осуществляется следующим образом.

А. При бурении сквалсины.

В исходном положении (фиг. i) шнековый бур находится на забое сквалси- ны. При этом опорная нлита 14 под воздействием собственного веса и усилия пружин 17 находится в нижнем положении, вследствие чего двусторонние 1шинья 7 также опущены, что обеспечивает исходное положение резцов.

Керноломная платка 22 (фиг.З) также заперта защелкой 25 в исходном положении.

I

При вращении шнекового бура чере буртшьные трубы с поверхности на колонковую трубу 5 и коронку 6 передаются осевая нагрузка, периодические удары вдоль оси скважины ив плоскости забоя.

Взаимодействие статической и динамической нагрузок на долото обеспечивает интенсивное разрушение породы. Выбуренная порода оттесняет- ся к стенкам скважины, где она подг хватывается быстро вращающимся шнек и поднимается вверх в бункер 3 jHe- кового бура.

Для более интенсивной очистки . призабойной зоны от выбуренной породы желательна подача на забой небольшого количества сжатого воздуха

В процессе бурения образуется керн породы 29. Конструкция элемен- тов шнекового бура не препятствует его расходке или подъему, если в этом возникает необходимость в процессе бурения.

Б. Подрезка и слом керна.. Подрезка и слом керна осуществля- -ются автоматически после того, как колонковая труба заполняется керном Керн 29 верхней своей частью упирается в пяту 20, вследствие чего по мере дальнейшей углубки сквалсины опорная шшта 14 на шнает вытесняться керном вверх и увлекать за собой

тяги I 3 с двусторонними 1СЛИНЬЯМИ 7 .

При этом юшнья 7 начинают отодви08

гать резцы 10 с рабочей частью 11 к центру скважины, в результате чего начинается подрезка керна. Поскольку вращение буровой коронки 6 осуществляется за счет боковых ударов в прерывистом режиме, на резцы также передается динамическая нагрузка, что способствует интенсивной подрез - кё, а возможно и слоь1у керна. На фкг. 2 показано положение элементов механизма подрезки керна на завершающем этапе. В этот момент (фиг.4) упор 28, закрепленный на тяге 13, подходит к защелке 25 и открывает ее, благодаря чему кернолом11ая..плашка 23 вытесняется пруж1шой 24 по направ- ЛЯЮЩ1М 22 (фиг.З и 4) и заклинивается между керном и направляющими 22, причем под воздействием ударного механизма шнекового бура заклинивание плашки осуществляется с большой ашой, которая обеспечивает слом керна, в ослабленном подрезкой сечении. При подъеме инструмента керн надежно удерживается в колонковой трубе резцами 11, корпусом 10 и клиньями 7.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения заключается в повьш1ении производительности за счет автоматизации работ по подрезке и слому керна| повышении надежности выполнения этих работ и исключении аварий и осложнений, связашдзк с ними. .

ffue.l

/5 13

21 5

Фи.З

22

27

ФtJг.

ВНИИПИ Заказ 1558/37 Тираж 548 Подписное Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4