Бур ударно-вращательного действия Советский патент 1990 года по МПК E21B7/24 

v Ss X

. фиг.1

31

3. Корпус 1 жестко соединен с переходником 10. К верхней части У 2 прикреплены плашки 6 механизма поворота долота 7, соединенного с Н 3. На рабочей трубе 5 Н 3 закреплены плашки 8, которые могут взаимодействовать с плашками 6 и вместе с ними образуют механизм поворота долота 7. Винтовые выступы 12 У 2 опираются на ответные выступы 13 Н 3. Винтовые выступы 12, 13, У 2 и Н 3 образуют ударный механизм бура. Плашки 6, 8 установлены с возможностью поворота вокруг своей оси. При вращении бу-

рильных труб 9 груз 4 У 2 вместе с У 2 начинает вращаться, а Н 3 удерживается силами трения от вращения. В результате этого зубья У 2 перемещаются по зубьям Н 3, и У 2 с грузом 4 и плашками 6 поднимается на высоту зуба. Когда вращающийся У 2 поднимается на полную высоту зуба, в следующее мгновение он срывается с зуба и наносит удар по Н 3. При этом плоскости плашек 6, 8 соприкасаются, и рабочая труба 5, а так- 7, вовлекаются во

же Н 3 и долото вращение. 3 ил.

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к проходке скважин большого диаметра в крепких горных породах ударно-вращательным способом. Цель - увеличение КПД бура, надежности и долговечности его работы. Бур включает полый цилиндрический корпус 1, внутри которого размещен ударник (У) 2, и наковальню (Н) 3. Корпус 1 жестко соединен с переходником 10. К верхней части У 2 прикреплены плашки 6 механизма поворота долота 7, соединенного с Н 3. На рабочей трубе 5 Н 3 закреплены плашки 8, которые могут взаимодействовать с плашками 6 и вместе с ними образуют механизм поворота долота 7. Винтовые выступы 12 У 2 опираются на ответные выступы 13 Н 3. Винтовые выступы 12,13 У 2 и Н 3 образуют ударный механизм бура. Плашки 6,8 установлены с возможностью поворота вокруг своей оси. При вращении бурильных труб 9 груз 4 У 2 вместе с У 2 начинает вращаться, а Н 3 удерживается силами трения от вращения. В результате этого зубья У 2 перемещаются по зубьям Н 3, и У 2 с грузом 4 и плашками 6 поднимается на высоту зуба. Когда вращающийся У 2 поднимается на полную высоту зуба, в следующее мгновение он срывается с зуба и наносит удар по Н 3. П

Изобретение относится к области бурения скважин и, в частности, к проходке скважин большого диаметра в крепких горных породах ударно-вращательным способом.

Цель изобретения - увеличение КПД бура, надежности и долговечности его работы.

На фиг.1 дан бур ударно-вращательного действия, продольный разрез; на фиг.2 - плашка поворотного механизма бура, вид в аксонометрии; на фиг.З - сечение А-А на фиг.1.

Бур ударно-вращательного действия включает корпус 1 (фиг.1), внутри которого размещен ударник 2, приспособленный к взаимодействию с наковальней 3. Ударник снабжен грузом 4, а наковальня - рабочей труЪой 5. К верхней части ударника 2 прикреплены плашки 6 механизма поворота долота 7, соединенного с наковальней 3.

На рабочей трубе 5 наковальни 3 закреплены плашки 8 (фиг.1, 3), которые могут взаимодействовать с плашками 6 и вместе с ними образуют механизм поворота долота 7. Корпус 1 жестко соединен с колонной бурильных труб 9, т.е. колонна бурильных труб 9 соединена через переходник 10 с опорной трубой 11, а переходник 10 жестко скреплен с корпусом 1. Опорная труба жестко соединена с переходником, на боковой его поверхности выполнены шлицевые пазы, через которые с помощью ответных выступов или через подшипники качения осуществляется подвижное (шлицевое) соединение переходника с ударником 2, которое передает последнему враще0

5

0

5

0

5

0

5

ния от корпуса 1 и позволяет ему при этом перемещаться вдоль оси бура. На нижней торцовой части ударника 2 имеется один или несколько винтовых выступов 12, Имеющих наклонные поверхности вращении.

Винтовые выступы 12 ударника 2 опираются на ответные выступы 13 наковальни 3. Винтовые выступы 12 и 13, ударник 2 и наковальня 3 образуют ударный механизм бура. Плашки 6 и 8 поворотного механизма выполнены с плоскими рабочими поверхностями, наклонными под углом порядка Ь° к вертикали (фиг.1 и 2). В приводимом на фиг.1 примере выполнения изобретения ведущие плашки 6 (т.е. плашки ударника) выполнены плавающими, т.е. они могут поворачиваться на небольшой угол вокруг своей оси, что обеспечивает полное прилегание рабочих поверхностей плашек поворотного механизма во всех фазах перемещения ведущей плашки 6 по вертикали.

Суть изобретения не изменится,если сделать плавающими не ведущие, а ведомые плашки 8 (т.е. плашки, закрепленные на рабочей трубе 5 наковальни 3) .

В предложенной конструкции крепление плашек 6 к ударнику 2 осуществляется посредством вставки основания плашки 6 (фиг.2) в круглое отверстие 14 в теле ударника 2. При этом сохраняется воможность поворота плашки 6 на некоторый угол вокруг оси отверстия 14, вставляется основание 15 плашки 6.

Возможность выскакивания плашки 6 из отверстия предотвращается

5 1

замковым устройством типа байонетного. Для этого плашка 6 имеет выступы 16, которые при установке плашки в отверстие взаимодействуют с соответствующими выточками 17 в теле / ударника 2 и при повороте плашки на 90е надежно предотвращают выпадение плашки из отверстия 14, не препятствуя при этом проворачиванию плашки 6 в обоих направлениях на угол, требуемый для сохранения полного контакта между рабочими плоскостями плашек 6 и 8.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

пруз 4 ударника 2 соединен с бурильными трубами 9 через шлицевой узел, что дает возможность ударнику перемещаться вдоль оси на высоту зуба.

При вращении бурильных труб 9 груз 4 ударника 2 имеете с ударником также начнет вращаться, а наковальня 3 будет удерживаться силами трения от вращения, вследствие чего зубья б ударника 2 будут перемещаться по зубьям наковальни 3 и ударник 2 с грузом 4 и плашками 6 будет подниматься на высоту зуба. На фиг.1 показан момент, когда вращающийся ударник 2 поднялся на полную высоту зуба и в следующее мгновение сорвется c.f него и нанесет удар по наковальне 3. К этому моменту плашка 6 ударника поднимается на уровень плашки 8 рабочей трубы 5 наковальни 3. Как только ударник 2 начнет падать, плоскости плаше-к 6 и 8 соприкоснутся, и рабочая труба 5, а вместе с ней наковальня 3 и долото 7, будут увлечены во вращение, которое будет продолжаться до тех пор, пока ударник 2 не упадет в нижнее положение, при котором плашка 6 опустится вниз и выйдет из зацепления с плашкой 8. За это время долото 7 провернется на некоторый угол и цикл будет повто- ряться до тех пор, пока не прекратится вращение инструмента.

При детальном рассмотрении взаимодействия плашек 6 и 8,осуществляющих поворот долота 7, следует учитывать, что контакт рабочих поверхностей должен происходить под углом, достаточным для нейтрализации сил трения, препятствующих перемещению плашек 6 относительно плашек 8.

3676

Расчеты показывают, -н о даже при нормальной работе бура усилия контакта между плашками 6 и 8 настолько велики, что при вертикальных рабочих поверхностях силы трения могут превышать силы, заставляющие ударник падать, в результате чего произойдет либо зависание ударника, либо резкое Q снижение КПД удара.

Очистка забоя при бурении с применением бура ударно-врашательного действия может осуществляться различными способами. В приводимом при- 5 мере выполнения изобретения предусмотрена подача очистного агента по кольцевому пространству двойной бурильной колонны и дапее по кольцевому пространству между корпусом бу 0 ра и ударным механизмом.

После этого воздух очищает забой от шлама и выносит его через центральный канал бура и внутреннюю трубу двойной бурильной колонны на по- 5 верхность.

Предлагаемая конструкция бура ударно-вращательно о действия имеет несомненные преимущества перед известной конструкцией в следующем: 0 упрощается изготовление плашек механизма поворота долота;

обеспечивается высокая точность прилегания рабочих плоскостей механизма поворота во всех положениях ударника (верхнем, нижнем, промежуточных) ;

создается возможность наплавки рабочих поверхностен плашек с последующей их шлифовкой как в условиях 0 производства, так и при ремонте.

Это обеспечит многократное повышение надежности и долговечности механизма поворота долота и бура в целом.

5

Формула изобретения

Бур ударно-вращательного действия, включающий полый цилиндрический

0 корпус, жестко соединенный с переходником, ударник и наковальню с соответствующими винтовыми выступами, расположенными с возможностью их взаимодействия между собой, и меха, низм поворота долота,выполненный из плашек, закрепленных соответственно на ударнике и наковальне с возможностью взаимодействия рабочими поверхностями между собой, о т л и ч а 5

ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения КПД бура, надежности и долговечности его работы, рабочие поверхности.плашек выполнены наСоставитель Л.Ищукин Редактор В.Данко Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар

Заказ 269

Тираж 487

ВНЙИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

клонными, при этом плашки, закрепленные на ударнике или на наковальне, установлены с возможностью поворота вокруг своей оси.

фиг. I

А-А

8

фиг.З

Подписное