Устройство для ударно-вращательного бурения Советский патент 1989 года по МПК E21D1/06 

J

Изобретение относится к бурению скважин и может найти применение при бурении скважин большого диаметра в твердых и мерзлых породах при сооружении фундаментов, при бурении скважин большого диаметра, при разведке в многолетней мерзлоте россыпных месторождений различных полезных ископае- , при бурении нефтяных и газовых скважин в крепких породах, при буре-

НИИ скважин большого диаметра для добычи подземных вод, при бурении геологоразведочных скважин в твердых породах сгидро- или пневмотранспортом выбуренной породы.

Целью изобретения является снижение энергозатрат и улучшение очистки скважины.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство для ударновращательного бурения, продольный разрез,

Устройство, опускаемое в скважину на колонне двойных бурильных труб 1, включае;т в себя присоединяемые к трубам 1 полый переходник 2 с ведущей частью 30, пшицевой механизм 4 поворота и массивный ударник 5, приспЬ- собленньй к взаимодействию с нако- to вальней 6 с помощью кулачкового механизма 7 удара, и оснащен винтовым выступом в а наковальня 6 ответным выступом -I. . Ударник имеет также выступы 5 , которые взаимодействуют 15 с ответными выступами о на верхней части наковальни 6. Шлицевой механизм 4 поворота и кулачковый механизм 7 удара ударника и наковальни образуют ударно-поворотный механизм, Нако- 20 вальня 6 жестко скреплена с долотом 8 и является ведомой частью Через ударник 5 проходит центральная труба

9,жестко скрепленная с наковальней своим нижним концом и свободно вне- 25 денная в канал переходника 2 своим верхним концом, причем наружная поверхность центральной трубы 9 уплотнена относительно внутренней поверхности канала переходника 2. Передача 30 осевой нагрузки на буровое долото 8 осуществлена через колонну двойных труб .1, переходник 2, опорный.блок

10,центральную трубу 9 и наковалйню 6, скрепленную с буровым долотом 5 8. В переходнике 2 выполнены продольные и сообщенные-с ними радиальные каналы 11, которые, в свою очередь, сообщены с кольцевым пространством двойной бурильной колонны 1, 40 В наковальне 6 выполнена серия проВ начальный момент вращения колон ны двойных бурильных труб 1 начинают вращаться с постоянной скоростью свя занные с трубами узлы бура, переходник 2 с ведущей частью 3, от которой через пшицевой механизм 4 поворота вращение передается на ударник 5.Наковальня 6 и жестко связанные с ней буровое долото 8 и корпус 13 в этот момент вращаться не будут, так как удерживаются силами трения и кинематически не связаны с вращающимися уз лами. Вследствие этого винтовой выступ в ударника 5 начнет передвигать ся по ответному выступу ь наковальн 6 и подниматься вверх по наклонной плоскости выступа i- . Одновременно будет.подниматься и выступ б ударни ка 5 и в момент, когда ударник подни мается на высоту выступа г , выступ Б войдет на уровень верхней части наковальни 6, оснащенной ответ ными выступами а которыми она войдет в зацепление с выступами . в этот момент выступ 6 сорвется с кра выступа г и ударник 5 всей своей массой нанесет удар по наковальне 6 бура с буровым долотом 8. В течение свободного падения выступы б ударника 5 и а верхней части наковальни 6 будут находиться в зацеплении и,следовательно, вращение от ударника 5 будет передаваться наковальне и- вместе с ней буровому долоту 8 вплоть до того момента, когда ударник 5 окажется в нижнем положении и произойдет расцепление выступов S и а .-После этого процесс будет повторяться. Таким образом, в резул тате вращения бурильной колонны по наковальне с долотом 8 будут наноси ся периодические удары и будет прер висто П15оворачиваться :перед каждым

дольных каналов 12. Устройство имеет цилиндрический корпус 13, скрепленный, например, резьбой 14, с наковальней 6, Верхняя часть корпуса 13 уплотнена .с УДаром на некоторый угол, производя уплотнительным кольцом 15 относитель- при этом интенсивное разрушение по- но переходника 2. Наружная часть корпуса 13 на нижнем его конце оснащена уплотнительными поясами 16, Выходные отверстия продольных каналов 12 расположены под самым нижним из уплотняющих поясов 16.

Каналы 11 и 12 сообщены между собой через зазор 17, образованный между наружной поверхностью ударника 5 и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 13.

Устройство работает следующим образом.

50

55

роды. Сжатый воздух, подаваемый в межтрубное пространство бурильной колонны с поверхности, пройдет по каналам 11 в зазор 17 и далее пройдет через каналы 12 в призабойную зону скважины. Благодаря наличию на корпусе 13 одного или нескольких уп лотнительных поясов 16 воздух напра вится к забою, где произведет охлаж дение долота и очистку забоя и по о верстию в наковальне 6 и внутреннему каналу центральной трубы 9 вынес шлам в бурильные трубы 1 и далее на

В начальный момент вращения колонны двойных бурильных труб 1 начинают вращаться с постоянной скоростью связанные с трубами узлы бура, переходник 2 с ведущей частью 3, от которой через пшицевой механизм 4 поворота вращение передается на ударник 5.Наковальня 6 и жестко связанные с ней буровое долото 8 и корпус 13 в этот момент вращаться не будут, так как удерживаются силами трения и кинематически не связаны с вращающимися узлами. Вследствие этого винтовой выступ в ударника 5 начнет передвигаться по ответному выступу ь наковальни 6 и подниматься вверх по наклонной плоскости выступа i- . Одновременно будет.подниматься и выступ б ударника 5 и в момент, когда ударник поднимается на высоту выступа г , выступ Б войдет на уровень верхней части наковальни 6, оснащенной ответными выступами а которыми она войдет в зацепление с выступами . в этот момент выступ 6 сорвется с края выступа г и ударник 5 всей своей массой нанесет удар по наковальне 6 бура с буровым долотом 8. В течение свободного падения выступы б ударника 5 и а верхней части наковальни 6 будут находиться в зацеплении и,следовательно, вращение от ударника 5 будет передаваться наковальне и- вместе с ней буровому долоту 8 вплоть до того момента, когда ударник 5 окажется в нижнем положении и произойдет расцепление выступов S и а .-После этого процесс будет повторяться. Таким образом, в результате вращения бурильной колонны по наковальне с долотом 8 будут наносится периодические удары и будет прерывисто П15оворачиваться :перед каждым

УДаром на некоторый угол, производя при этом интенсивное разрушение по-

УДаром на некоторый угол, производя при этом интенсивное разрушение по-

роды. Сжатый воздух, подаваемый в межтрубное пространство бурильной колонны с поверхности, пройдет по каналам 11 в зазор 17 и далее пройдет через каналы 12 в призабойную зону скважины. Благодаря наличию на корпусе 13 одного или нескольких уп- лотнительных поясов 16 воздух направится к забою, где произведет охлаждение долота и очистку забоя и по отверстию в наковальне 6 и внутреннему каналу центральной трубы 9 вынесет шлам в бурильные трубы 1 и далее на

Изобретение относится оК бурению скважин и м.б. использовано при бурении скважин большого диаметра в твердых и мерзлых породах при сооружении фундаментов. Цель - снижение энергозатрат и улучшение очистки скважины. В цилиндрическом корпусе (К) устройства, имеющем уплотнитель- ные пояса, соосно ему размещена центральная труба (ЦТ) с опорным блоком. В К с зазором и на ЦТ с возможностью осевого перемещения установлен удар- ник с механизмами поворота и удара. Нижней частью К жестко связан с на- ковальней, кинематически связанной с ударником и жестко - с буровым долотом и одним к онцом ЦТ. На опорном блоке закреплен полый переходник (П), имеющий сообщенные между собой радиальные и продольные каналы, установленный над ударником соосно с ЦТ и соединенный с механизмом. При этом К уплотнен относительно П, а другой конец ЦТ свободно установлен в П. Наковальня выполнена с продольными каналами, гидравлически связанными через зазор между К и ударником с каналами П, и с центральным отвер- стием, которое ЦТ связано с внутренней полостью П. Вращаясь, ударник поднимается по наклонной плоскости выступа г наковальни и ударяет по наковальне с долотом. Вращение от ударника передается долоту до момента, когда ударник окажется в нижнем положении и долото повернется на некоторый угол, производя интенсивное разрушение породы. 1 ил. 2 « (Л й сь со i СП