Колонковый бур для бурения скважин большого диаметра Советский патент 1992 года по МПК E21D1/06 E21B7/24 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к конструкциям буров для сооружения скважин большого диаметра в породах различной крепости и водонасы- щенности всего комплекса талых россыпей.

Известен ковшовый бур, включающий корпус, ковшовое днище с породоразруша- ющим инструментом и присоединительной центральной тягой.

Известная конструкция бура не позволяет осуществлять бурение крепких пород, так как породоразрушающий инструмент выполнен в виде режущих ножей, а по центру бура установлено пикообрэзное долото режущего типа.

Известен ковшовый бур, содеражащий корпус, съемное днище с центральной присоединительной тягой и быстроразьемным соединением

Недостатком известного бура является невозможность бурения скважин большого диаметра в мягких и средних пластичных породах, что связано с засаливанием по- родоразрушающего инструмента и забиванием породой приемных окон, что приводит к резкому падению скорости бурения, так как порода не поступает в корпус бура, а

VI

Ьь

О

о о

наличие отверстий е крышке корпуса приводит к тому, что в процессе бурения столб жидкости действует на породу, поступающую в корпус бура, снижая скорость бурения, а при подъеме бура из скважины порода выдавливается столбом жидкости через приемные окна днища, поскольку в этом случае клапаны на заборных ковшах заклиниваются и не работают.

Наиболее близким к предлагаемому является колонковый бур для бурения скважин большого диаметра, включающий шлангу, жестко соединенный с ней корпус, размещенную внутри корпуса породопри- емную кассету, крышка которой связана со штангой посредством тяги, породораэруша- ющий орган и керноудерживающие элементы.

Недостатком известного колонкового бура является то, что он предназначен только для бурения скважин большого диаметра в мерзлоте с обязательной продувкой воздухом. Наличие в комплексе талых россыпей перемещающихся между собой пород различной крепости и водонасыщенности исключает его применение из-за засаливания породоразрушающего инструмента, выполненного в виде шарошек, которые прикреплены непосредственно к корпусу бура. Наличие шарошек требует обязательную продувку скважины воздухом, что исключено в водонасыщенных породах. Конструктивное выполнение подрезных ножей не обеспечивает удержания породы в породоприемной кассете в талых отложениях по тем же причинам

Указанная цель достигается тем, что по- родоразрушающий орган жестко присоединен к кассете, на боковой поверхности которой по крайней мере в двух местах выполнены вертикальные прорези, при этом керноудерживающие элементы выполнены в виде выступов и размещены на внутренней поверхности кассеты по ее периметру над породоразрушающим органом, причем на верхнем торце корпуса выполнены отверстия.

Кроме того, корпус снабжен перепускными клапанами, расположенными в отверстиях на верхнем торце, а в крышке кассеты выполнены отверстия, при этом тяга имеет герметизирующий элемент, расположенный между крышкой кассеты и торцом корпуса в месте прохождения тяги.

Выступы выполнены конусообразными, обращенными острием конуса вниз и к стенке кассеты. Выступы могут быть выполнены пирамидальными, обращенными острием пирамиды вниз и к стенке кассеты. Кассета снабжена съемными створками, установленными с возможностью перекрытия вертикальных прорезей, при этом на внутренней поверхности съемных створок расположены дополнительные выступы.

На фиг. 1 изображен колонковый бур, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 : на фиг. 3 - конусообразные керноудерживающие элементы; на фиг. 4 - пирамидальные керноудерживающие элементы; на фиг, 5 0 разрез Б-Б на фиг. 3.

Колонковый бур содержит корпус 1, жестко связанную с ним штангу 2 для соединения с бурильными трубами, Внутри корпуса размещена породоприемная трубчатая кас5 сета 3, на боковой поверхности которой выполнены по крайней мере в двух местах вертикальные прорези 4. В верхней части кассеты 3 установлена крышка 5, которая связана со штангой 2 тягой 6 и снабжена

0 герметизирующим элементом 7, размещенным под быстроразьемным соединением 8, выполненным, например, в виде клина.

В отверстиях верхнего торца 9 корпуса 1 расположены перепускные клапаны 10, а

5 в крышке 5 выполнены отверстия 11. соос- ные отверстиям корпуса. Нижняя часть кассеты выполнена за одно целое с различными типами (колонковый, ковшовый и ковшово-шарошечный и др.) породораз0 рушающего органа 12. Над породоразрушающим органом и на внутренней поверхности кассеты по ее периметру размещены керноудерживающие элементы 13, выполненные в виде выступов. Кассета

5 снабжена съемными створками, установленными с возможностью перекрытия прорезей 4 и прикрепляемых к кассете крепежными элементами 15 На внутренней поверхности съемных створок расположены

0 дополнительные выступы 16. Основные и дополнительные выступы могут быть выполнены конусообразными или пирамидальными с отверстиями 17 в основании, направленными вверх. Выступы могут быть

5 расположены в двух и более рядах и преимущественно в шахматном порядке.

Бурение осуществляется следующим образом.

В зависимости от крепости и водонасы0 щенности пород, в которых осуществляется бурение, к корпусу 1 посредством тяги 6 и быстроразъемного соединения 8 присоединяется породоприемная кассета 3 с определенным типом породоразрушающего

5 органа 12. В зависимости от типа и состояния пород, в которых осуществляется бурение, вертикальные прорези 4 кассеты 3 перекрываются полностью или частично съемными створками 14. Затем собранный бур при помощи штанги 2 соединяется с

колонной бурильных труб, спускается в скважину для бурения. Разбуриваемая порода поступает через породоразрушающий орган 12 в кассету 3, уплотняется в ней, причем вода, содержащаяся в породе, вы- тесняется через отверстия 11 в крышке 5 кассеты и перепускные клапаны 10. После заполнения бура породой осуществляется его подъем из скважины. Порода, размещенная в корпусе бура, удерживается за счето разряжения, создаваемого в корпусе бура и за счет выступов керноудерживэю- щих элементов.

Предложенная форма керноудержива- ющих элементов, их ориентация основани- ями вверх, выполнение отверстий 17 позволяет свободно поступать породе в по- родоприемную кассету во время бурения и способствует ее удержанию при подъеме. Отверстия 17 в основании выступов выпол- нены сквозными для того, чтобы они не забивались породой (не образовывался сальник на керноудерживающих элементах) и происходило ее удержание за счет образования заусенцев на поверхности взятой пробы. Размещение керноудерживающих элементов в один ряд или в шахматном порядке увеличивает самозаклинивание керна при подъеме. За счет того, что торец 9 корпуса заглушен и оборудован перепускными клапанами 10, исключается влияние столба жидкости на породу, поступающую в корпус бура во время бурения и при подъеме бура из скважины. Наличие герметизирующего элемента 7 позволяет создавать вакуум в буре. Присоединение к корпусу бура кассет с породоразрушающими органами, выполненными наряду с колонковым в виде ковшового и ковшово-шзрошечных днищ, позволяет получать разновидность ковшо- во-вакуумного и ковшово-шарошечно-ваку- умных буров.

После извлечения бура из скважины осуществляется его разгрузка. Для этого рассоединяется быстрорэзъемное соедине- ние 8 и при помощи лебедки отсоединяют корпус 1 от кассеты 3 через прорези 4, проводят описание породы и последующую

очистку бура от породы. Сборка бура осуществляется в обратной последовательности

Формула изобретения

1.Колонковый бур для бурения скважин большого диаметра, включающий штангу, жестко соединенный с ней корпус, размещенную внутри корпуса породоприемную кассету, крышка которой связана со штангой посредством тяги, породоразрушзющий орган и керноудерживающие элементы, о т- личающийся тем, что, с целью повышения эффективности бурения пород любой крепости и водонасыщенности, породоразрушающий орган жестко присоединен к кассете, на боковой поверхности которой по крайней мере в двух местах выполнены вертикальные прорези, при этом керноудерживающие элементы выполнены в виде выступов и размещены на внутренней поверхности кассеты по ее периметру нэд по- родоразрушающим органом, причем на верхнем торце корпуса выполнены отверстия.

2.Колонковый бур поп, 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что корпус снабжен перепускными клапанами, расположенными в отверстиях на верхнем торце, а в крышке кассеты выполнены отверстия, соосные вышеупомянутым, при этом тяга имеет герметизирующий элемент, расположенный между крышкой кассеты и торцом корпуса в месте прохождения тяги.

3.Колонковый бур по пп 1 и 2, о т л и - чающийся тем, что выступы выполнены конусообразными, обращенными острием конуса вниз к стенке кассеты.

4.Колонковый бур по пп, 1и 2, отличающийся тем, что выступы выполнены пирамидальными, обращенными острием пирамиды вниз и к стенке кассеты

5.Колонковый бур по пп 1 -4, о т л и ч а- ю щ и и с я тем что кассета снабжена съемными створками, установленными с возможностью перекрытмч вертикальных прорезей, при этом на внутренней поверхности съемных створок расположены дополнительные выступы

V

V-V

Г&Ф

Использование: в буровой технике при проходке скважин большого диаметра. Сущность изобретения: колонковый бур содержит штангу, соединенный с ней корпус, размещенную внутри корпуса и жестко связанную с тягой породоприемную кассету, в верхней части которой смонтирована крышка, связанная со штангой через тягу, а нижняя часть кассеты прикреплена с породо- разрушающим органом, причем на боковой поверхности кассеты по крайней мере в двух местах выполнены вертикальные прорези На верхнем торце корпуса выполнены отверстия, в которых установлены перепускные клапаны, а в крышке кассеты выполнены дополнительные отверстия, соосные упомянутым, при этом верхняя часть тяги снабжена герметизирующим элементом, расположенным под быстрорээъемным соединением, связывающим корпус с породо- разрушающим органом. Внутренняя поверхность кассеты по ее периметру снабжена размещенными над породоразрушаю- щим органом и по крайней мере в двух рядах керноудерживающими элементами, имеющими форму перевернутых конусообразных или пирамидальных выступов с отверстиями в основании, направленными вверх Кассета снабжена сьемными створками с дополнительными керноудерживающими элементами 4 з.п,ф-лы, 5 ил ю с

Т

9 9 9

Фиг.

/

V

Б

Г

Фиг. J

17

13

Фиг.5