Забойный шламодробитель Советский патент 1992 года по МПК E21B21/00 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для дробления шлама в призабойной части скважин и является усовершенствованием известного устройства, описанного в авт.св. Ne 1384715.

Известен забойный шламодробитель, включающий корпус и шламодробящие элементы с резцами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности дробления, шламодробящие элементы выполнены ч виде продольных граней, образующих усеченную перевернутую пирамиду, причем резцы размещены на одной из продольных половин каждой грани. Недостатком этого

забойного шламодробителя является то, что взаимодействие шламодробящих элементов с частицей шлама происходит за сравнительно короткое время и носит характер удара. Это мгновенное взаимодействие ограничивает время образования микротрещин в шламовой частице, что увеличивает энергоемкость процесса разрушения. Кроме этого, ударные нагрузки приводят к крутильным колебаниям бурового става и снижению долговечности бурового оборудования, а взаимодействие шламодробящих элементов со шламом вызывает торможение осевого перемещения бурового става при углубке скважины. Суммарное время взаимодействий устройства с частицами

vj

О v|

00

N5

N

шлама существенно снижает скорость бурения,

Целью предлагаемого изобретения является снижение энергоемкости шлэмод- робления, повышение скорости бурения и увеличение долгоеечности бурового оборудования.

Поставленная цель достигается тем, что в забойном шламодробителе, включающем корпус и шламодробящие элементы с резцами, шламодробящме элементы выполнены на конусной втулке, подпружиненной относительно корпуса и имеющей с ним винтовую иесамотормозящую связь.

В предлагаемом устройстве конусная втулка соединена с корпусом винтовым, несамотормоэящимся соединением, вследствие чего конусная втулка имеет возможность не только возвратно-поступательного движения, но и вращательного относительно корпуса. В предлагаемом устройстве воздействие на эластичный элемент осуществляется конусной втулкой, а в известном устройстве воздействие на пружину осуществляется регулировочными гайками. Неса- мотормозящее соединение позволяет устройству автоматически регулировать нагрузку на эластичный элемент, и соответственно, ив шламодробящие элементы, в зависимости от различной прочности шламовых частиц, а в известном устройстве нагрузка на фрикционное колесо (рабочий орган) постоянная.

Сущность изобретений заключается в том, что сжатие частицы шлама, расклиненной между стенками скважины и шламодро- бя«цмм органом, происходит растянуто во времени иэ-ва проворота и приподъемв конусной втулки относительно корпусе, что позволяет увеличить время на образование микротрещин в шламовой частице, снижает энергоемкость процесса дробления и уменьшает крутильные колебания бурового ставя. Кроме этого независимость конусной втулки с шламодробящими элементами относительно корпуса не вызывает торможения поступательного движения вниз породораэрушающего инструмента и способствует увеличению скорости бурения.

На фиг. 1 представлен забойный шла- модробитель, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Предлагаемый забойный шламодроби- тель включает корпус 1 с присоединительными резьбами 2 и 3. На корпусе 1 посредством винтового несамотормозящегося соединения 4 закреплена конусная втулка 5, на которой выполнены шламодробящие органы 6 в виде граней перевернутой пирамиды, имеющих вооружение 7 на одной из продольных половин. Конусная втулка подпружинена относительно корпуса эластичным элементом 8, расположенным между

шайбами 9.

Забойный шламодробитель работает следующим образом.

В скважине устройство располагается непосредственно над породоргзрушающим

инструментом. В процессе бурения крупные частицы шлама 10 под действием промывочного агента поднимаются ваерх и расклиниваются между стенкой скважины 11 и гранью 6. Набегая на частицу шлама

10, грань 6 с вооружением 7 воздействует на нее некоторое время t, в результате чего образуется серия ммкротрещин.

Если образованных микротрещин недостаточмо для разрушения частицы шлама 10, то частица шлама 10 оказывает сопротивление вращению втулке 5, которая приостанавливается, при атом корпус 1 проворачивается на косых шлицах в винтовом соединении 4 и приподнимает конусную втулку 5 на величину h.

Приподнимаясь и одновременно проворачиваясь, втулка 5 сжимает эластичный момент 8 и, соответственно, усиливает воэдействие на шламовую частицу 10. Процесс перемещения втуякм вверх при постепенном увеличении нагрузки на шламовую частицу происходит за дополнительное время At, за которое в шламовое частице развмвается дополнительная система ммкротрощин, способствующая рагрузденоко частицы шламе 10 не более мелкие 12.

После разрушения частицы шлама 10 втуякв освобождается, и под действием запасем ной в эластичном элементе энергии движется вниз, при этом разбивает частицы шлама, следующие от породоразрушающе- го инструмента ей навстречу. Избыток энергии, оставшейся после продвижения

конусной втулки вниз, передается в виде вертикального удара нижним торцом втулки о корпус породоразрушающего инструмента (не показан).

Процесс дробления шлама с использованием динамической нагрузки, растянутой во времени, позволяет осуществлять дробление экономично и без опасных динамических перегрузок бурового инструмента и оборудования. Предложенная конструкция забойного шламодробителя увеличивает скорость бурения за счет использования излишка энергии конусной втулки в виде удара о породоразрушающий инструмент.

Формула изобретения Забойный шламодробитель по авт.св. № 1384715, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости шламодробления, повышения скорости бурения и увеличения долговечности бурового оборудования, он снабжен втулкой, установленной на корпусе, причем последняя подпружинена относительно корпуса и имеет с ним несамотормоэящуюся винтовую связь, а шламодробящие элементы в виде продольных граней перевернутой усеченной пирамиды выполнены на втулке.

Изобретение относится к горной промети и предназначено для дробления шлама в скважине. Цель изобретения - снижение энергоемкости шламодробления. повышение скорости бурения и увеличение долговечности бурового оборудования. Устройство представляет собой корпус, имеющий винтовую несамотормозящуюся связь с конусной втулкой (KB), содержащий шламодробящие элементы (ШДЭ), выполненные в виде граней перевернутой усеченной пирамиды, имеющих вооружение. Относительно корпуса KB подпружинена эластичным элементом. В процессе бурения частицы шлама расклиниваются между стенками скважины и ШДЭ и раздавливаются набегающими на них ЩДЭ с вооружением. За счет поворота и подъема KB относительно корпуса на винтовом несамотормозящемся соединении и сжатия эластичного элемента происходит растягивание во времени сжимающейнагрузки на частицу шлама. Это дает возможность более полно образоваться микротрещинам и снизить энергоемкость разрушения шлама и динамические нагрузки на буровой став. Независимость KB относительно корпуса и породоразрушающего наконечника исключает задержку поступательного движения поро- доразрушающего наконечника в момент подклинки устройства шламовой частицей. 2 ил. Ё

Z

/7/

Фие.1

6

Фиг. 2