Устройство для бурения скважин Советский патент 1991 года по МПК E21B4/06 

(21)4662239/03

(22)17.0389

(46) 15.0391 Бюл № 10

(71)Донецкий политехнический институт

(72)М П Зборщик, В А Русанов. И В Равилов и А А Турянский

(53)622 2439205(0888)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1348478, кл Е 21 В 4/06, 1984

Патент США № 4478292, кл 175-92, опублик 1984

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

(57)Изобретение относится к горном аел, в частности к бурению скважин ударными имгильсами Цель изобретения снижение энергоемкости разрушения горной порочы Устройство содержит корп с (К) 1 и промывочную трубу 3, причем К 1 раздетен на от секи электронный 4, промывочный 5 и ни ж ний 6 В нижнем отсеке 6 установлены электромагнитные ударные механизмы 7 соети ненные с электронным распретелите lev 8,

который связан токоприводом 10 с источником электроэнергии на поверхности В основании К 1 размещены бойки (Б) 12. подпружиненные пружинами 13 В полости Б 12 выполнены промывочные каналы 14 и камеры 22 Нижняя часть Б 12 соединена со штампом (Ш). который выполнен в виде наружного 15 и внутреннего 17 инденторов Наружный индентор выполнен цилиндрическим и подпружинен относительно Б 12 Внутренний индентор выполнен с осевым промывочным каналом 19 и хвостовиком 18 Хвостовик 18 размешен в камере 22 с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с Б 12 и наружным индентором 15 Интенсивность разрушения горной породы 111 зависит от нагр зки, приложенной к наружному инден л тору 15 В момент внедрения Ш в забой очист- sЈ ной агент в -зону поражения забоя не ПОСТУ- пает Погружение снаряда в скважину про- Ц) исходит по мере очистки забоя от выбурен ной породы под действием массы снаряда 1 ил

О СО

4Ь J J

Изобретение относится к горному делу, в частности к бурению скважин ударными импульсами

Целью изобретения является снижение энергоемкости разрушения горной породы.

На чертеже показано устройство для бурения скважин в процессе работы

Устройство для бурения скважин состоит и корпуса 1, который через переходник 2 присоединен к колонне бурильных труб (не показана), промывочной трубы 3, коаксиаль- но расположенной в корпусе 1 Корпус 1 разделен перегородками на три отсека: электронный 4, промывочный 5 и нижний 6. В нижнем отсеке 6 установлены электромагнитные тарные механизмы 7, соединенные с электронным распределителем 8 кабельными выводами 9 Электронный распределитель 8 связан токоприводом 10 с источником электроэнергии, расположенным на поверхности В основании И корпуса 1 размещены бойки 12, подпружиненные относительно корпуса пружиной 13 В бойках 12 выполнены промывочные каналы 14, например, Г-образ- ной формы Штамп выполнен в виде наружного индентора 15, подпружиненного относительно бойка 12 пружиной 16, и внутренне- ю инт.ентора 17, выполненного с хвостовиком 18 и осевым промывочным каналом 19 Внутри наружного индентора 15 сделана кольцевая проточка 20, а внутренний инден- гор 17 снабжен буртом 21, при этом хвостовик 18 внутреннего индентора 17 размещен во внутренней камере 22, выполненной в бойке 12 и сообщающейся с промывочным каналом 14, а бурт 21 размещен в кольцевой проточке 20 с возможностью осевого перемещения и контакта своим верхним торцом L верхней плоскостью кольцевой проточки 20 К основанию 11 корпуса 1 жестко присоеди пены опорные стойки 23

Устройство для бурения скважин рабо тает следующим образом

Перед СПУСКОМ устройства в скважину электронному распределителю 8 задается программа схема нанесения ударов по забою частота ударов, сила наносимых ударов (в зависимости от физико-механических свойств пород)

Затем устройство на бурильных трубах, присоединенных к переходнику 2, спускают в скважину, делая при этом, если есть необ- хотимость, промывки

Очистной агент (промывочная жидкость или воздух) подается по промывочной трубе 3 и через промывочный отсек 5, Г-образ- ные промывочные каналы 14 бойков 12, осевые промывочные каналы 19 внутренних ищенторов попадает на забой и в затрубное пространство

После установки устройства на опорные стойки 23 на забой скважины по токопри- воду 10 подается электроэнергия и включается электронный распределитель 8, который поочередно в заданном порядке включает электромагнитные ударные механизмы 7 бойков 12

Боек 12, перемещаясь вниз, сжимает пружину 16, которая взаимодействует с наружным индентором 15, прижимая его к забою При этом в поверхности породы, примыкающей к индентору, повышается уровень всестороннего сжатия, в частности увеличивается поперечный подпор

Сжимая пружину 16, боек 12 продолжает

перемещаться вниз и контактирует с хвостовиком 18 внутреннего индентора 17, сообщая ему ударный импульс Внутренний инден- тор 17 взаимодействует с горной породой, разрушая ее, образуя лунку выкола

На чертеже крайний правый штамп показан в момент контакта внутреннего индентора 17 с горной породой забоя, второй справа штамп показан в положении, когда внедряется наружный индентор 15

Интенсивность разрушения горной поро0 ды коаксиальным штампом зависит от нагрузки, приложенной к наружному индентору 15, следовательно, определяется жесткостью пружины 16 Изменяя жесткость пружины 16, можно добиться оптимальных

с режимов разрушения забоя в породах любой твердости и пластичности

В момент внедрения штампа в забой очистной агент в зону поражения забоя не поступает, так как Г-образный канал 14 бойка 12 перекрыт перегородкой

о После нанесения удара боек 12 за счет энергии сжатой пружины 13 возвращается в исходное положение, Г-образный канал 14 бойка 12 открывается и промывочная жидкость (воздух) подается в образовавшуюся от разрушения лунку и вымывает из нее по

5 Р°ДУ

При движении бойка 12 вверх хвостовик 18 внутреннего индентора 17 взаимодействует с нижней плоскостью внутренней камеры 22 и дальше движется совместно с бойком 12 После прохождения внутренним

0 индентором 17 и бойком 12 совместно некоторого пути верхний торец бурта 21 внутреннего индентора 17 контактирует с верхней плоскостью кольцевой проточки 20 наружного индентора 15, который дальше движет5 ся совместно с внутренним индентором 17 и бойком 12, занимая исходное положение На чертеже - крайний левый боек

Затем удар по забою наносит следующий боек и так до полного разрушения поверхности забоя на заданную глубину Удары

0 наносятся дискретно от центра к периферии забоя

Схема нанесения ударов может быть кольцевой (по концентрическим окружностям) и лучевой (по радиусу от центра к стенке скважины) Кольцевая схема поражения

5 забоя обеспечивает бурение предлагаемым устройством с отбором керна (с использованием промывочной трубы 3 в качестве колонковой)

Погружение бурового снаряда в скважи- ну (подача) происходит по мере углубления забоя и очистки его от выбуренной породы под действием собственного веса бурового снаряда, так как применение данного устройства не требует создания осевой нагрузки.

Применение для разрушения забоя составного коаксиального штампа позволяет получать площадь лунки выкола в 1,5-2 раза больше суммарной площади инденторов При этом обеспечивается снижение энергоемкости разрушения забоя на 10- 15%

Формула изобретения

Устройство для бурения скважин, содержащее корпус, коаксиально расположенную в нем промывочную трубу, бойки с промывочными каналами, подпружиненные отно

сительно корпуса и соединенные с штампами, электронный распределитель с токоприводом и электромагнитные ударные мечатммы бойков, соединенные с электронным распре делителем, отличающееся тем, что. с целью снижения энергоемкости разрушения горной породы, боек выполнен с камерой, сообщаю щейся с его промывочным каналом, а .штамп выполнен в виде двух, вн треннего и кого, коаксиально расположенных от носительно друга инденторов, причем ный индентор выполнен цилиндрическим и подпружинен относительно бойка, а ренний индентор выполнен с осевым промы вочным каналом и хвостовиком в верхней его части, при этом хвостовик рашещен в камере бойка с возможностью осевого пе ремещения и взаимодействия с бойком и на ружным индентором