Комбинированный вибратор для ударно-вращательного бурения Советский патент 1960 года по МПК E21B4/12 

Использование магнитострикционного эффекта в конструкциях вибробуров известно.

В описываемом изобретении для увеличения скорости бурения скважин предлагается дискретное использование энергии магнитострикционного вибратора. Это достигается путем приведения магнитострикционного вибратора в колебательное состояние при помощи дополнительного механического, электрического или гидравлического низкочастотного вибратора. При установленной мощности энергия силовых импульсов, воздействующих на породу, может быть повышена только за счет снижения их числа в единицу времени и увеличения амплитуды колебаний. Последнее можно осуществить, перейдя из режима бурения с постоянной отдачей, к режиму бурения с дискретной отдачей энергии забою скважины.

При включении настроенного в резонанс магнитострикционного вибратора на работу без нагрузки, он лод действием магнитострикционных сил начнет колебаться. В период установления колебаний часть энергии магнитострикционных сил необратимо затрачивается на преодоление сил трения, а остальная-идет на увеличение амплитуды колебаний. Доля затрат энергии на преодоление сил трения увеличивается с ростом амплитуды и достигает такого ее значения, при котором устанавливается равновесие между работой магнитострикционных сил и работой сил трения. При этом рост амплитуды прекращается и в дальнейшем вся сообщаемая вибратору энергия безвозвратно теряется на преодоление сил трения. Однако к этому моменту в вибраторе в потенциальной форме накопится некоторое количество энергии. В идеальном случае в этот момент лри прохождении торцом вибратора положения равновесия, вибратор приводится в контакт с горной породой и последней сообщается ударный импульс. Далее вибратор выводится из контакта с забоем и происходит, за счет раскачки, восстановление за№ 132586- 2 паса потенциальной энергии в его объеме. Для осуп4.ествления раскачки магнитострикционньш -вибратор в процессе работы должен периодически (с частотой в 3-8 раз меньше, чем частота колебаний вибратора) отрываться от забоя, поэтому магнитострикционный бур сна|бжа от механическим, электромеханическим или гидравлическим низкочастотным вибратором.

На чертеже приведена .принципиальная схема предлагаемого комбинированного вибратора. Принятые условные обозначения: /-буровая коронка, 2 - насадка, 3 - концентратор, 4 - спирально-свернутая секция магнитострикционного материала, 5 - обмотка возбуждения, 6- опорное кольцо, 7 - вибратор, 8 - конденсаторный электродвигатель, 9 - мембрана, 10 - ударник.

При движении вибратора 7 вверх он ударником 10 наносит удар по упорному кольцу 6. За счет удара магнитострикционный вибратор подбрасывается и коронка 1 отрывается от забоя. Во время движения вибратора 7 вверх и последующего падения до соприкосновения б)фового наконечника с забоем и происходит раскачка магнитострикционного вибратора.

Такая комбинированная система вибраторов цозволяет наносить по забою -более мощные удары по сравнению с обычным магнитострикционным вибратором и повышает эффективность разрушения забоя.

Предмет изобретения

Комбинированный вибратор для ударно-вращательного бурения, основанный на использовании магнитострикционного эффекта, отличающийся тем, что, с целью ловыщения эффективности удара по забою скважины путем дискретной отдачи энергии, в нем применен матнитострикционный вибратор, который приводится в колебательное движение механическим, электрическим или гидравлическим низкочастотным вибратором.

.