Расширитель скважин Советский патент 1991 года по МПК E21B7/28 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для бурения Скважин большого диаметра путем расши- Ьения передовой скважины в породах и рудах средней и высокой крепости.

Цель изобретения - повышение производительности расширителя пут ем увеличения мощности ударных механизмов и обеспечения предварительного разруше- Иия забоя.

На фиг.1 схематически изображен расширитель скважины, продольный разрез по пневмоударным механизмам; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.З; на фиг.5 - аккумулятор пневматической энер- |гии, продольный разрез; на фиг.б - разрез Г-Г на фиг.б.

Пневмоударный расширитель скважин (фиг,1) состоит из центральной колонны 1, опорного фланца 2 с буровыми коронками 3, воздухораспределительного фланца 4, пневматических ударных механизмов 5, переднего направляющего фонаря б и переходника 7. Опорный фланец 2 содержит шожементы 8 (фиг.4), посадочные отверстия J9 под хвостовики буровых коронок 3, ступенчатое отверстие 10 с пазами 11 в от- верстии меньшего диаметра и шпонки 12 Сфиг.З). Центральная колонна 1 выполнена пустотелой и включает в себя упорную головку 13, зубья (шлицы) 14 и 15, входящие в зацепление с пазами 11 опорного фланца 2 и пазами 16 в центральном отверстии воздухораспределительного фланца 4 (фиг.2).

Со стороны упорной головки 13 установлен передний направляющий фонарь 6 с возможностью вращения вокруг собственной оси и осевого перемещения по лыскам 17, ограниченного пальцем 18(фиг.З), установленным в поперечное отверстие упорной головки 13 и замкнутым центральным отверстием 10 опорного фланца 2. В хвостовике направляющего фонаря 6 выполнены дополнительные продувочные отверстия 19 (фиг.б), направленные к головкам буровых коронок 3. На опорном фланце 2 (фиг.5) вместо пневматических

ударных механизмов б над одной или более буровых коронок 3 могут быть установлены аккумуляторы 20 пневматической энергии, включающие в себя цельные цилиндры 21, короткие поршни 22, через которые аккумуляторная (20) и подпоршневая 23 полости связаны дросселирующим отверстием 24, выполненным в коротком поршне 22.

Центральная колонна 1 (фиг,5) может быть выполнена облегченной путем образования продольных ребер 25 жесткости, которые входят в пазы 26 и 27 опорного фланца 2 и воздухораспределительного

фланца 4. Ребра 25 жесткости в зоне контакта с пазами 26 и 27 опорного фланца 2 и воздухораспределительного фланца 4 имеют утолщения 28 (фиг.б). Цилиндры ударных механизмов 5 и цельные цилиндры 21 аккумулятора 20 устанавливают вокруг колонны 1 на выступы 29 опорного фланца 2 и закрывают крышкой воздухораспределительного фланца 4, через который закрепляются все узлы расширителя, переходником

7 поджимая опорный фланец 2 к упорной головке 13 колонны 1. Для подачи сжатого воздуха к пневмоударным механизмам 5 в центральной колонне выполнены радиальные отверстия 30, а в всздухораспределительном фланце 4 - расгочка 3, каналы 32 и цилиндрическая полость 33, охватывающая корпус воздухораспределительного устройства 34 пневмоудапного механизма 5.

Пневмоударный расширитель скважич работает следующим образом.

Крутящий момент от переходника 7 и пустотелой центральной колонны 1 передается через упорную головку 13, зубья 14 и

15 или утолщения 28 продольных ребер 25 на воздухораспределительный коллектор 4 и опорный фланец 2 с буровыми корои- хами 3, между которыми зафиксированы и стянуты крутящим моментом цилиндры

пневмоударных механизмов 5 и аккумуляторы 20.

После подачи сжатого воздуха в полость центральной колонны 1, впереди которой размещен хвостовик фонаря 6, давление

сжатого воздуха воздействует на торец последнего и перемещает его по лыске 17 вперед до упора в палец 18, передавая крутящий момент фонарю 6, увеличивая скорость транспортировки буровой мелочи через впадины направляющей части фонаря 6. При заклинивании фонаря 6 крупными частицами породы он перемещается назад, палец 18 выходит по лыске в проточку на хвостовике и фонарь 6 может проворачиваться относительно колонны 1, исключая возможность поломок хвостовика.

Через радиальные отверстия 30 в колонне 1 сжатый воздух поступает в расточку 31, далее через каналы 32 и цилиндрическую полость 33 коллектора 4 к воздухораспределительному устройству 34 пневмоударного механизма 5 или в аккумулятор 20. Воздухораспределительное устройство 34 обеспечивает попеременную подачу сжатого воздуха на прямой и обратный ход поршня ударного механизма 5, который наносит удары по хвостовику буровой коронки 3. Последний внедряется в уступ забоя скважины, разрушает породу, образуя скважину большого диаметра.

Дополнительная непрерывная продувка уступа забоя скважины поступающим сжатым воздухом в полость центральной колонны 1 осуществляется через продувочные отверстия 19 фонаря 6, которые направлены к головкам буровых коронок 3. Направленная непрерывная струя сжатого воздуха удаляет с забоя частицы буровой мелочи и охлаждает забойную часть головки коронки 3. Непрерывная продувка посадочных мест хвостовика и головок буровых коронок 3 осуществляется при установке аккумулятора 20, в этом случае сжатый воздух из аккумулятора 20 поступает в подпоршневую полость 23 через дросселирующее отверстие 24, выполненное в коротком поршне 22, и выходит через зазоры в посадочном отверстии хвостовика буровой коронки 3, препятствуя проникновению шлама в зазоры. Диаметр отверстия дросселя выполнен с учетом средней величины площади зазора в посадочном отверстии под хвостовик буровой коронки 3.

Формула изобретения

1.Расширитель скважин, включающий центральную колонну с опорным фланцем,

ударные механизмы, установленные на опорном фланце и вокруг центральной колонны, воздухораспределительный фпонец и буровые коронки, отличающийся

тем, что, с целью повышения производительности расширителя за счет увеличения мощности ударных механизмов и обеспечения предварительного разрушения забоя, он снабжен одним или несколькими аккумуляторами пневматической энергии и дополнительными буровыми коронками. при этом каждый аккумулятор пневматической энергии выполнен s виде цилиндра с поршнем, имеющим дросселирующее

отверстие установлен между опорным и воздухораспределительным фланцами с возможностью сообщения с полостями ударных механизмов и взаимодействия поршнем с закрепленной в опорном фланце

Дополнительной буровой коронкой.

2.Расширитель по п. 1, о т л и ч a to - щ и и с я тем, что длина поршня аккумулятора пневматической энергии меньше его диаметра.

J.3

ю

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для бурения скважин большого диаметра путем расширения передовой скважины в породах и рудах средней и высокой крепости. Цель изобретения -повышение производительности расширителя за счет увеличения мощности ударных механизмов и обеспечения предварительного разрушения забоя. Рас ширитель содержит центральную колонку 1 с опорным 2 и воздухораспределительным 4 фланцами, между которыми вокруг колонны 1 установлены ударные механизмы (УМ) 5 и аккумуляторы пневматической энергии (АПЭ) 20 с буровыми коронками 3. Поршень 22 в каждом АПЭ 20 имеет длину меньше его диаметра, а также дросселирующее отверстие 24. Буровые коронки 3 установлены хвостовиками

Фиг.I

г

фиг.З

20

10

г-г

Фиг. 4

20