Устройство для направленного бурения скважин по углю Советский патент 1962 года по МПК E21B19/14 E21B7/04 

Известны устройства для направленного бурения скважин по углю, выполненные с применением направляющих лыж и опорных фонарей и применяемые для бурения скважин по нластам большой мощности. В средних и тонких нластах направляющие устройства известных конструкций неработоспособны, так как не обеспечивают бурение скважин с учетом гипсометрии пласта.

Предлагаемое устройство для направленного бурения скважин по углю устраняет этот недостаток. С целью обеспечения нодвижмости бурового сплава по мощности пласта н жесткости в плоскости простирания пласта, устройство выполнено из двух опорных фонарей с изогнутыми лыжами и соединяющих их двух трехзвенных щарнирных тяг, расположенных в плоскости, параллельной плоскости простирания пласта.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство в двух проекциях; на фиг. 2 - схема, поясняющая принцип действия предлагаемого устройства.

Устройство для направленного бурения скважин предназначено для придания передней части бурового става (на длине щести штанг от буровой головки) жесткости по простиранию пласта иподатливости (в известных пределах) но мощности пласта. Указанное устройство может применяться при бурении скважин машинами СБМ-ЗУ и ЛБС-4. Оно состоит из двух трехзвенных шарннрных тяг / н 2, расположенных и одной плоскости, параллельной плоскости залегания пласта и двух опорнонатяжных фонарей 3 с изогнутыми ниншимп н верхними опорными лыжами.

Трехзвенные шарнирные тяги кренятся к боковым опорам опорнонатяжных фонарей болтами с .потайными головками для обесг1ечения гладких поверхностей, скользящих по стенкам скважины. Звенья тяги представляют собой отрезки стальной полосы, соединенные менаду собой с помощью валиков 4 (шарниров) увеличенного диаметра. Размеры поперечного сечения звеньев шарннрных тяг принимаются по возможности

jNo 144797

большие (в пределах от 120 X Ю мм до 200 X 20 мм). Профиль звеньев (в поперечном сечении) -дугообразный, соответствующий поверхности стенок скважины. Такую же ловерхность имеют и боковые опоры фонарей, к которым крепятся звенья шарнирных тяг.

Опорные лыжи (две нижиих и две верхних) опорно-натяжных фонарей имеют увеличенные размеры как по длине, так и по ширине, чтобы избежать вдавливания их в угольный массив. Благодаря изогнутой форме (под углом 3-5° к оси скважины) опорных лыж первый фонарь представляет собой податливую (уходяшую) опору для переднего конца бурового става 5, пока лыжи не коснутся стенок скважины всей поверхностью передней или задней своей половины (см. фиг. 2). После этого передний фонарь уже представляет жесткую опору и ограничивает дальнейший изгиб передней части бурового става.

Угол разворота опорно-натяжного фонаря, а следовательно, и переднего конца бурового става в 3 -f- 5° принят с учетом максимальных изменений угла падения пластов по высоте этажа на участке, равном длине налравляюшего устройства.

Возможность отклонения бурового инструмента по мощности Пласта в данном случае легко установить, зная разность усилий резания и вдавливания, возникающих на резцах бура при перебуривании последним угля и породы с различной крепостью.

В плоскости простирания пласта шарнирные тяги с опорно-натяжными фонарями и передняя часть бурового става (6 штанг) представляют собой весьма жесткую систему. При действии боковых усилий на буровую головку шарнирные тяги работают на растяжение, не допуская такИМ образом изгиба бурового става между опорно-натяжными фонарями. Для компенсации неточностей наращивания штанг между опорнонатяжными фонарями, т. е. при некотором несоответствии длины шарнирных тяг (в пределах нескольких миллиметров) вставляются разъемные дистанционные кольца 6 при наращивании штанги со вторым опорно-натяжным фонарем. Ширина кольца определяется величиной зазора между буртиками двух последних щтанг в направляющем устройстве.

Сложный изгиб направляюшей системы (одновременно по мош,ности и по простиранию пласта) исключается, так как опорные лыжи допускают отклонение става по мошности пласта всего лишь на 3 .

Основным условием нормальной работы направляющего устройства является устойчивое положение шарнирных тяг в плоскости, параллельной плоскости залегания пласта. Это достигается при переходе от круглой формы поперечного сечения скважины к овальной.

Корпус редуктора 7, передающего вращение от бурового става к буровым головкам 8, конструктивно связан с передним опорно-натяжным фонарем. Прочность трехзвенных шарнирных тяг рассматривается по усилиям растяжения, возникающим в них при действии отклоняющих сил на буровую головку. Прочность боковых опор опорно-натяжных фонарей рассчитывается по изгибающим моментам, возникаюшим в них при натяжении: шарнирных тяг. Продольный изгиб .передней часта бурового става может произойти только после удаления опорно-натяжных фонарей друг от друга на 12-13 штанг. В данном случае это исключается.

Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт подземного и шахтного строительства (ЦНИИподземшахтострой) отмечает, что идея, положенная в основу изобретения, т. е. обеспечение жесткости бурового става в плоскости залегания пласта и подвижности в направлении, перпендикулярном плоскости залеганпя пласта, является правильной. Изобретение должно дать эффект и рекомендуется к реализации.

Предмет изобретения

Устройство для направленного бурения скважин по углю, отличающееся тем, что, с целью обеспечения подвижности бурового става по мощности пласта и жесткости в .плоскости простирания пласта, оно выполнено из двух опорных фонарей с изогнутыми лыжами и соединяющих их двух трехзвенных шарнирных тяг, расположенных в плоскости, параллельной плоскости простирания пласта.

- 3 -№ 144797

. 2