Турбинный бур Советский патент 1988 года по МПК E21D1/06 

5 j

4

СО

N5 N5 N3 СД

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для бурения скважин большого диаметра и шахтных стволов.

Цель изобретения - повышение производительности за счет регулирования гидравлической мош,ности, подводимой к турбобурам при бурении перемежающихся пород различной твердости.

На фиг. 1 изображен турбинный бур, обш.ий вид, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Турбинный бур состоит из траверсы 1, скрепленной с неподвижным центральным ниппелем, являющимся переводником 2 буровой колонны (не показана), турбобуров 3, утяжелителей 4 с нижней 5 и верхней 6 плитами и долот 7, закрепленных на валах 8 турбобуров 3. Утяжелители 4 с плитами 5 и 6 подвешены к траверсе 1 посредством трубы 9.

Верхние переводники 10 турбобуров (ниппеля) установлены в отверстиях 11 траверсы с небольшим зазором и имеют уплотнения 12.

Ограничителями осевого перемещения турбобуров являются крышка 13, соединенная с верхним переводниками 10 турбобуров, и обода 14, скрепленные с турбобурами. В траверсе закреплены фиксаторы 15, концы которых размещены в продольных канавках 16 переводников 10 для стопорения турбобуров от проворачивания в отверстиях 11 траверсы 1.

Средняя часть турбобуров размещена в отверстиях 17 утяжелителей 4 и плит 5 и 6. Гидравлические каналы 18 и 19 выполнены В траверсе, а гидравлические каналы - в переводниках 10. Каналы 18-20 сообщают напорную полость 21 турбобуров с внутренней полостью переводника 2 буровой колонны. Каналы 18 и 20 совпадают полностью при верхнем положении турбобуров и частично при остальных положениях турбобуров относительно траверсы.

Кольцевые полости между турбобурами 1 или их верхними переводниками 10 и отверстиями 17 или 11 разобщены от наружного пространства посредством эластичных 22 и 23 верхних кожухов и эластичных 24 и 25 нижних кожухов. Кожухи 22 прикреплены к турбобурам и к верхней плите 6, кожухи 23 - к крышкам 13 и к траверсе, кожухи 24 - к ободам 14 и к нижней плите 5, а кожухи 25 - к траверсе и к дискам 26, прикрепленным к переводникам 10.

Внутренние полости кожухов 23 и 25 сообщены каналами 27, выполненными в траверсе, а внутренние полости кожухов 22 i 24 - каналами, выполненными в утяжелителях и плитах (не показаны).

Внутри кожухов 25 между траверсой 1 и дисками 26 расположены пружины 28. Внутренние полости кожухов заполнены маслом.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

Турбинный бур работает следующим образом.

Бур опускают на забой и по буровой колонне через каналы 18-20 направляют промывочную жидкость в напорные полости 21 турбобуров 3. Вследствие запуска турбобуров начинают вращаться вокруг своих осей долота 7. Одновременно бур вращают ротором с поверхности (не показан) или посредством реактивного момента. После создания осевой нагрузки долота, вращаясь одновременно вокруг собственных осей и оси траверсы, начинают бурить скважину. Осевую нагрузку на долото создают и поддерживают в зависимости от твердости буримых пород: чем больще твердость, тем больше величина осевой нагрузки. Турбинный бур отрегулирован таким образом, что при бурении пород средней твердости, при средней величине осевой нагрузки, турбобуры занимают среднее положение относительно траверсы, при котором сечения каналов 18 и 20 не совпадают (фиг. 3). Гидравлическая мощность, подводимая к турбобурам при этом, обеспечивает оптимальный режим разрушения породы. При встрече буром прослойки твердых пород темп бурения снижается. Бурильщик сразу увеличивает осевую нагрузку, вследствие чего турбобуры, преодолевая сопротивления пружин 28, перемещаются вверх и каналы 18 и 20 начинают совмещаться, а при максимальной нагрузке - совпадают. Так как сопротивление потоку промывочной жидкости снижается, она поступает в турбобуры в большем количестве, увеличивая гидравлическую мощность турбобуров и мощность турбинного бура в целом. Увеличение мощности приводит к увеличению темпа бурения.

Если твердая прослойка сменяется мягкой, то бурильщик уменьшает нагрузку на забой, турбобуры под действием их веса и пружин 28 перемещаются вниз, каналы 18 и 20 расходятся и мощность, подводимая к турбобурам, уменьшается; бур все типы пород бурит в оптимальном режиме.

При осевом перемещении турбобуров масло перетекает из нижних кожухов в верхние и наоборот, при этом внутри кожухов поддерживается избыточное давление, препятствующее поступлению промывочной жидкости с частицами твердого шлама в полости кожухов и в кольцевые полости между турбобурами 1 или их верхними переводниками 10 и отверстиями 17 или П.

Формула изобретения

1. Турбинный бур, включающий траверсу с гидравлическими каналами, переводник буровой колонны, соединенный с тра- версой, турбобуры, верхние переводники которых имеют гидравлические каналы и установлены в отверстиях траверсы с возможностью ограниченного осевого перемещения, утяжелители, подвешенные к траверсе, в отверстиях которых размешены турбобуры, и долота, закрепленные на валах турбобуров, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет регулирования гидравлической мощности, подводимой к турбобурам при бурении перемежающихся пород различной твердости, гидравлические каналы в траверсе и в верхних переводниках турбобуров расположены с возможностью их совмещения при верхних положе

ВИЯХ турбобуров, бур снабжен эластичными кожухами, располженными сверху и снизу траверсы и утяжелителей, а в траверсе и в утяжелителях выполнены каналы для попарного соединения внутренних полостей верхних и нижних кожухов, при этом внутренние полости кожухов заполнены маслом, а турбобуры подпружинены относительно траверсы.

2. Бур по п. 1, отличающийся тем, что пружины размешены внутри кожухов.

Изобретение относится к горному делу и м. б. использовано для бурения скважин большого диаметра. Цель - повышение произв-сти за счет регулирования гидравлической мощности, подводимой к турбобурам при бурении перемежающихся пород различной твердости. Переводник 2 буровой колонны соединен с траверсой (Т) 1, в отверстиях которой с возможностью ограниченного осевого перемещения установлены верхние переводники турбобуров (ТБ) 3. Последние размещены в отверстиях утяжелителей 4, подвешенных к Т 1. К валам 8 ТБ 3 прикреплены долота 7. В верхнем положении ТБ 3 гидравлические каналы (ГК) верхних переводников ТБ Зи Т 1 совпадают. Сверху и снизу Т 1 утяжелителей 4 расположены эластичные кожухи 22-25, внутренние полости которых заполнены маслом и в них размещены пружины. В утяжелителях 4 и в Т 1 выполнены каналы для попарного соединения внутренних полостей верхних и нижних кожухов. Промывочную жидкость через ГК подают в напорные полости ТБ 3. При бурении пород средней твердости ГК не совпадают, а гидравлическая мощность, подводимая к ТБ 3, обеспечивает оптимальный режим разрушения породы. При бурении твердых пород увеличивают нагрузку на забой и ТБ 3 перемещаются вверх относительно Т 1. При этом ГК совпадают и в ТБ 3 поступает максимальное количество промывочной жидкости. При бурении мягких пород мощность ТБ 3 минимальна. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. S (Л

2

(Риг.2