Буровой снаряд Советский патент 1987 года по МПК E21B25/00 

тановлены попарно и симметрично относительно продольной оси перемычки 4. На Т 1 установлена съемная коронка 9 с резцами. 10,в которой выполнены наклонные шламоотводные пазы 12 и шламоподъемные пазы 13, Внутри Т 1 установлены карманы 14, в которых размещен керноизвлекатель. Последний состоит из верхней 16 трубчатой крестовины (ТК), соединенной посредством шарикового замка 18 с ниней ТК 17. В нижней части ТК 17 расположен крестовидный.толкатель 19.

1

Изобретение относится к горному

делу, к средствам для бурения с отбором монолитного керна мерзлого грунта при инженерно-геологических изысканиях.

Целью изобретения является улучшение качества керна.

На фигИ показан буровой снаряд перед бурением, общий видена фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - сечение В-В на фиг.1; на фиг.З - буровой снаряд перед срывом керна, общий вид на фиг,6 - взаиморасположение бурового снаряда и рамы бурового станка при извлечении керна из бурового снаряда на фиг,.7 - вид Г на фиг,5, на фиг.З вид Д.на фиГ.5.

.Буровой снаряд содержит трубу 1 с наружными спиральными шламонаправ- (ляющими пазами 2, по всей длине которых равномерно расположены с равными интервалами шламонаправляющие прорези 3, перемь чки 4 меаду которыми расположены попарно и симметрично отно- сительно продольной оси. С трубой соединен переходник 5 с фаской 6 и хвостовиком 7 для соединения со штангой 8

На нижнем конце трубы 1 установлена съемная коронка 9 с резцами 10, ус- тановленными наклонно по отношению к радиусу вращения коронки 9 и конусом 11. В корпусе коронки 9 выполнены также наклонные по отношению к радиусу вращения торцовые шламоотводные пазы 12 и наклонные по отношению к .вертикали шламоподъемные пазы 13.Внут-

Коронка 9 через Т 1 соединена с переходником 5,имеющим хвостовик 7 для coeдинeн я со штангой 8. Буровой шлам, образующийся под резцами 10 при бурении скважины через пазы 12 и 13 поступает к прорезям. Далее по ШП 2 он поднимается до верха керна, ссыпается на него и накапливается по мере углубления снаряда. При подъеме ,шлама по ШП 2 последний заполняет пространство между Т1 и стенкой скважины, а также между Т 1 и кер ном. 8 ил. .

ри трубы,в верхнем конце винтовых пазов 2 установлены карманы l4, представляющие собой, например, отрезки трубы, разрезанные вдоль на две части и размалкованные, как указано на фиг,2, В карманах 14 размещен керноизвлекатель, выполненный в виде компановки 15, состоящей из верхней трубчатой крестовины 16, соединенной с возможностью вращения соосно с нижней трубчатой крестовиной 17 через шариковый замок 18, который одновременно выполняет роль подшипника качения в соединении крестовин 16 и 17. В нижней части нижней трубчатой крестовины 17 расположен крестовидный толкатель 19, Скобу 20 и палец 21 надевают на хвостовик 7 при разгрузке керна из бурового снаряда (фиг.6), При этом в крестовину вставляют ось 22, которая своими концами взаимодействует с рамой 23 стакана.

Толщина перемычек 4, их ширина и высота, а также шаг и количество винтовых прорезей 3 подбираются в зависимости от диаметра трубы, толщины ее стенки, крутящего момента и осевого давления, прилагаемого к буровому снаряду.

Снаряд работает следующим образом.

. Буровой снаряд (фиг,1) соединяют со штангой 8 через палец 21, и далее - с буровым станком (не показан), опускают буровой снаряд на забой и производят колонковое бурение. Буровой шлам, образующийся под резцами

312

10, через наклонные пазы 12 и 13 поступает к нижней части винтовых прорезей 3, и под воздействием подъемной силы, возникающей при контакте шлама с вращающейся винтовой поверхностью винтовых прорезей 3 и цилиндрических поверхностей скважины и керна поднимается по винтовым пазам 2 до верха керна, где контакт шлама с цилиндрической поверхностью керна прекраща

ется, шлам ссыпается на верхнюю часть

присоединяют к канату лебедки бурового станка (не показаны), С помощью этой лебедки приподнимают буроврй . снаряд до упора концов, оси 22 на ра- 5 му бурового станка 23 (фиг.6). Включают лебедку на подъем: при этом ось 22 вместе с верхней крестовиной 16 остаются неподвижными относительно рамы бурового станка, а буровой снаряд поднимается с помощью каната вверх, одновременно вращаясь по винтовым прорезям 3 относительно вертикальной оси бурового снаряда.Нижняя крестовина 17, опирающаяся на

керна и накапливается там по мере углубления бурового снаряда. При подъеме шлама по винтовым пазам 2 последний заполняет пространство между тру- 15 керн через крестовидный толкатель 19, бой 1 и стенкой скважин, а также меж- а на верхнюю крестовину 16.- через

ДУ трубой 1 и керном,

Г .

После заполнения бурового снаряд

керном и шламом на буровой снаряд, останавливая вращения, прикладывают от бурового станка через штангу 8 увеличенную осевую нагрузку Р. При этом происходит следующее. За счет

несколько пониженной жесткости учас ков трубы 1, расположенных между перемычками 4 (по сравнению с более жесткими участками трубы, проходящими через сечение Б-Б на фиг.З), эти

участки слегка выгибаются наружу (изображение выпуклости этих участков на фиг.5 утрировано). При этом шлам заполняет увеличивающийся зазо между трубой 1 и керном. Вращение останавливают и снимают вертикальну нагрузку Р с бурового снаряда. При этом выпуклые участки трубы распрямляются и через шлам плотно обжимают керн по всей высоте. Затем включают

подъем снаряда. При этом шлам, нахо- перемычек 4, и снова приподнимают будяш 1йся между конической частью коронки и керном заклинивает последний и происходит срыв керна. Этому срыву также способствует то, что

РОБОЙ снаряд до упора оси 22 на раму бурового станка 23, затем лебедкой поднимают буровой снаряд таким образом, чтобы верхняя крестовина 16 окаучастки трубы 1 обжали керн через залась ниже первой верхней пары пер е- шлам по всей высоте, что в свою очередь помогает удерживанию керна в снаряде при подъеме из скважин.

После подъема из скважины бурового снаряда через верхние концы винтовых д прорезей 3 в отверстие верхней трубчатой крестовины 16 вставляют ось 22 и с ее помощью приподнимают компановмычеп 4, и вновь повторяют описанный цикл перехода через перемычки 4 до полного выхода керна из бурового снаряда.

Поскольку крестовидный толкатель 19 давит на керн через шлам достаточно равномерно (благодаря призме давления, образующейся под крестовидным толкателем 19), керн выходит из

Поскольку крестовидный толкатель 19 давит на керн через шлам достаточно равномерно (благодаря призме давления, образующейся под крестовидным толкателем 19), керн выходит из

ку 15 над карманами 14 и по винтовым прорезям 3 о.пускают ось 22 вмес- бурового снаряда неповрежденным, те с компановкой 15 на шлам, распо- По окончании извлечения керна пор- ложенный в верхней части керна шень 15 вместе с осью 22 поднимают (фиг.6). Вместо штанги 8 устанавли- внутри снаряда по винтовым пазам 2,

вают скобу 20 и палец 21. Скобу 20

присоединяют к канату лебедки бурового станка (не показаны), С помощью этой лебедки приподнимают буроврй снаряд до упора концов, оси 22 на ра- му бурового станка 23 (фиг.6). Включают лебедку на подъем: при этом ось 22 вместе с верхней крестовиной 16 остаются неподвижными относительно рамы бурового станка, а буровой снаряд поднимается с помощью каната вверх, одновременно вращаясь по винтовым прорезям 3 относительно вертикальной оси бурового снаряда.Нижняя крестовина 17, опирающаяся на

керн через крестовидный толкатель 19, а на верхнюю крестовину 16.- через

шариковый замок 18, вращается при этом вместе с керном и буровым снарядом. При этом на керн действует вы- талкивающая сила Q, равная тяговому усилию лебедки бурового станка, а каждый конец оси 22 опирается на раму буророго станка 23 с силой, равной

Подъем бурового снаряда лебедкой производят до приближения оси 22 к первой, верхней паре перемычек 4,Нижняя крестовина 17 в этот момент уже прошла ниже первой верхней пары перемычек 3. Подъем бурового снаряда останавливают, буровой снаряд слег ка опускают вниз, освобождая ось 22 от контакта с рамой бурового станка 23, ось 22 извлекают из отверстия верхней крестовины 16, переставляют ее в отверстие нижней крестовины 17, нахоящейся ниже первой, верхней пары

перемычек 4, и снова приподнимают буРОБОЙ снаряд до упора оси 22 на раму бурового станка 23, затем лебедкой поднимают буровой снаряд таким образом, чтобы верхняя крестовина 16 оказалась ниже первой верхней пары пер е-

мычеп 4, и вновь повторяют описанный цикл перехода через перемычки 4 до полного выхода керна из бурового снаряда.

Поскольку крестовидный толкатель 19 давит на керн через шлам достаточно равномерно (благодаря призме давления, образующейся под крестовидным толкателем 19), керн выходит из

бурового снаряда неповрежденным, По окончании извлечения керна пор- шень 15 вместе с осью 22 поднимают внутри снаряда по винтовым пазам 2,

При этом через перемычки 4 перехо

дят следующим образом. При подъеме оси 22 (вместе с поршнем 15) до первой снизу пары перемычек 4 в отверстие нижней крестовины 17 через винтовую прорезь вставляют монтажный ломик (не показан), извлекают из верхней крестовины ось 22 и монтажным ломиком приподнимают компановку 15 так, чтобы отверстия верхней крестовины 16 прошли нижнюю пару перемычек 4. После этого вставляют ось 22 в одно из отверстий верхней крестовины 16 И продолжают подъем компановки 15, переступая через пары перемычек 4 описанным способом. При подъ еме поршня 15 до верхнего конца винтовых пазов 2 (фиг.2) компановку 15 укладывают верхней крестовиной 16 в карман 14 (фиг,1 и 5), извлекают ось 22, отсоединяют от бурового снаряда скобу 20, соединяют его со штангой 8 через палец 21, опускают буровой I снаряд в скважину и повторяют описанные циклы бурения и извлечения керна до проходки скважины на проектную глубину.

Крестовидная форма придана толкателю 19 для того, чтобы облегчить: его перемещения внутри трубы 1, а также для пропускания внутри т рубы 1 воды, которая иногда- появляется при проходке водоносных горизонтов,расположенных между мерзлыми слоями грунта.

При выдавливании керна (фиг.6) ось 22, продвигаясь по винтовым пазам 2 одновременно очищает их от шлама. Для уменьшения трения оси 22 о

шлам и винтовые прорези 3 поперечное сечение оси 22 выполнено не круглым, а прямоугольным. Прямоугольное сечение оси 22 не показано.

Наклонные по отношению к радиусу вращения резцы 10 коронки 9, а также наклонные по отношению к радиусу вращения торцовые шламоотводные пазы 12 и наклонные по отношению к вертикали шламоподъемные пазы 13 направляют шлам из-под резцов 10 и сразу транспортируют его в винтовые прорези трубы 1, сводя этим к минимуму его измельчение.

Формула изобретения

5

Буровой снаряд, содержащий соединенные друг с другом коронку с шла- моотводными пазами, переходник,соединенный с трубой, имеющей наружные спиральные шламонаправляющие пазы и шламонаправляющие прорези с перемычками, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества керна, он снабжен керноизвлекателем,выполненным в виде компановки двух со- осных трубчатых крестовин, соединен ных с возможностью вращения одной относительно другой, при этом шламонаправляющие прорези расположены равномерно с равными интервалами по всей длине шламонаправляющих пазов,

35 а перемычки в интервалах между прорезями расположены попарно симметрично относительно продольной оси .

20

25

Изобретение предназначено для бурения с отбором монолитного керна мерзлого грунта при инженерно-геологических изысканиях. Цель - улучшение качества керна. Снаряд содержит трубу (Т) 1 с наружными спиральными пшамбнаправляющими пазами (ШП) 2, по всей длине которых равномерно расположены с равными интервалами шламо- направляющие прорези. Между ними ус(Л С Х О) СО оо ;о .1

Фиг.

7

Ф1Аг.5

I Fifl f

sa

f f :f ТТТ Уи

Штм

ВидГ

23

Фиг,1

&иЪА

.1L.

/f

Фиг. 6

Реда ктор A. Ворович

Составитель В. Акслер

Техред Л.Сердюкова ДСорректор А. Обручар

868/31

Тираж 533 Подписное - ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

us..b