Устройство для бурения скважин Советский патент 1991 года по МПК E21B4/14 E21C3/24 E21C1/12 

Изобретение относится к бурению в горной промышленности, а более конкретно к устройству комбинированного бурового инструмента, предназначенного для эффективного бурения промышленных скважин в перемежающихся горных породах.

Цель изобретения - повышение надежности работы

На фиг 1 представлено устройство, общий вид; на фиг 2 - конструкция устройства

Устройство для бурения скважин содержит долото 1 и погружной пневмоударник 2 с беззолотниковой системой распределения сжатого газа. В корпусе пневмоударни- ка 2 расположен ударный механизм, состоящий из бойка 3 и распределительной трубки 4 с отверстием в торце Между пнев- моударником 2 и буровым ставом 5 расположен механизм управления, в корпусе 6 которого установлены подвижные хвостовик 7 и стакан 8. Внутри стакана 8 находятся стопорная 9 и регулировочная 10 гайки с фиксатором 11, опирающиеся нз верхний подвижный торец упругого элемента 12, который имеет прорези 13. Нижний торец упругого элемента 12 опирается на корпус неподвижного переходника 14. Верхняя концентрическая поверхность упругого элемента 12 образует центральный канал 15

Механизм управления включает также втулку 16, которая выполнена с внутренней профилированной поверхностью 17 и жестко закреплена между переходником 14 и упругим элементом 12. Устройство снабжено установленной концентрично внутри распределительной трубки 4 разделительной трубкой 18с образованием между ними кольцевого канала 19 для подачи воздуха в пневмоударник, а механизм управления имеет связанный с регулировочной гайкой

10 дроссель, выполненный в виде установленного в разделительной трубке 18 с возможностью осевого перемещения стакана 20, который выполнен с упором 21, а в верхней части имеет сквозные отверстия 22, и установленный на стакане 20 и подпружиненный посредством упругого элемента 23 относительно упора 21 клапан 24, который перекрывает отверстия 22 стакана 20 Дроссель установлен в центральном канале 15 и делит его на канал 25 питания ударного механизма, совпадающий с кольцевым каналом 19, и канал 26 подачи газа в призабойиую зону. Разделительная трубка

18 жестко связана с распределительной трубкой 4 и имеет продольный канал 27, совпадающий с каналом 26 подачи газа на забой. Движение клапана 24 ограничивается кольцом 28, установленным неподвижно

на стакане 20. Клапан 24 установлен с возможностью взаимодействия с внутренней профилированной поверхностью 17 втулки 16 для регулирования подачи воздуха в кольцевой канал 19,

Устройство работает следующим образом.

В свободном состоянии устройства сжатый газ от компрессорной станции бурового станка через буровой став 5, внутреннее

отверстие хвостовика 7 подается в центральный канал 15 Напор сжатого газа заставляет перемещаться клапан 24 относительно стакана 20 и полностью открываются отверстия 22 соединяющие центральный канал 15 с каналом 26 подачи газа в призабойную зону

При бурении горных пород с f 1-12 осевое усилие создаваемое подающим механизмом бурового станка, передается через став 5, хвостовик 7, стакан 8, гайки 9 и 10 на упругий элемент 12 С другой стороны усилие реакции породы через долото 1 передается на корпус пневмоудэрника 2, переходник 14 и упругий элемент 12. В зависимости от разност.и величин осевого усилия и реакции сопротивления буримой породы упругий элемент 12 изменяет свою линейную длину в сторону ее уменьшения. Это приводит к перемещению хвостовика 7, стакана 8, гаек 9 и 10, стакана 20 - подвижной части дросселя, а с ним и клапана 24, который с внутренней поверхностью втулки 16 образует дроссельное отверстие. Величина этого отверстия зависит от величины изменения линейного размера упругого элемента 12 и перепада давлений сжатого газа в центральном канале 15 и канале 19 питания ударного механизма. Величина перепада давлений А Р определяется жесткостью упругого элемента 23.

При бурении пород различной крепости изменяются величины дроссельных отверстий, образованных с одной стороны клапаном 24, втулкой 16, а с другой - клапаном 24 и величиной проходной площади открывающихся отверстий 22. Это приводит к постоянному перераспределению сжатого газа из центрального канала 15 в каналы 25 и 19 питания ударного механизма и каналы 25 и 27 подачи газа на забой Следовательно, в процессе бурения по мере изменения крепости буримой породы изменяется расход и давление сжатого газа в каналы 25 19 и 26. 27 при постоянном перепаде давлений Л Р . Это приводит к изменению величины энергии и частоты ударов пневмоударника 2 т.е. работой ударного узла управляет крепость буримой горной породы. При больших значениях давления и расхода сжатого газа в центральном канале 15 автоматически поддерживаются необходимые для работы ударного механизма величины расхода и давления сжатого газа в канале 19 с учетом изменяющейся крепости буримой породы. Причем избыток энергоносителя сбрасывается непосредственно в канал 26 подачи газа в призабойную зону, что значительно повышает эффективность процесса бурения.

При бурении мягких пород, когда величины осевого усилия и реакции забоя малы. а изменение линейного размера упругого

элемента 12 небольшое, клапан 24 не образует дроссельного отверстия с втулкой 16, но, открывая отверстия 22, соединяет центральный канал 15 с кзналом 26 подачи газа

в призабойную зону. В это время ударный механизм пневмоударника 2 отключается и осуществляется эффективная продувка забоя.

Таким образом, предлагаемое устройство при повышенных расходах и давлениях энергоносителя в процессе бурения перемежающихся по крепости горных пород с f 1-12 автоматически перестраивается и обеспечивает линейный характер зависимости энергии удара от изменяющейся крепости или, что аналогично в устройстве, от осевого усилия, развиваемого подающим механизмом бурового станка.

Формула изобретения

Устройство для бурения скважин, включающее долото, пневмоударник с рапреде- лительной трубкой, буровой став, расположенный между пневмоударником и буровым ставом механизм управления,

включающий корпус с размещенными в нем упругим элементом и втулкой, которые установлены между переходником с одной стороны и регулировочной и стопорной гайками с другой, и связанный с регулировочной гайкой дроссель, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, устройство снабжено установленной концентрично внутри распределительной трубки разделительной трубкой с

образованием между ними кольцевого канала для-подачи воздуха в пневмоударник, а дроссель выполнен в виде установленного в разделительной трубке с возможностью осевого перемещения стакана, который в

верхней части имеет сквозные отверстия, и установленного на стакане подпружиненного относительно последнего клапана, при этом втулка механизма управления выполнена с внутренней профилированной повер5 хностью и жестко закреплена между переходником и упругим элементом, а клапан установлен с возможностью взаимодействия с внутренней профилированной поверхностью втулки для регулирования

0 подачи воздуха в кольцевой канал.

Изобретение относится к бурению в горной пром-сти промышленных скважин в перемежающихся горных породах Цель изобретения - повышение надежности работы устр-ва. Между пневмоударником (ПУ) устр-ва и буровым ставом расположен механизм управления, в корпусе 6 которого размещены упругий элемент (УЭ) 12 и втулка 16 с внутренней профилированной поверхностью. Последние установлены между пере