Буровой снаряд Советский патент 1992 года по МПК E21B10/04 

сл

с

Использование: бурение геологоразведочных скважин с раздельной передачей на забой осевого усилия и динамических нагрузок. Сущность изобретения: буровой снаряд содержит гидроударник, узел переходников и двойную колонковую трубу с комбинированной коронкой. Узел переходников выполнен в виде опорных стержней, резьбового переходника, опоры и стакана. Резьбовой переходник выполнен со сквозными продольными отверстиями и ступенчатым. В верхней части с меньшим диаметром резьбовой переходник жестко связан с шлицевым штоком гидроударника, а нижней частью - с наружной колонковой трубой. В продольных отверстиях размещены опорные стержни с возможностью взаимодействия верхним торцом со стаканом. Стакан жестко связан с корпусом гидроударника. Нижние торцы опорных стержней через опору жестко связаны с внутренней колонковой трубой. 1 ил.

Изобретение относится к горному делу, а именно к буровым снарядам для бурения геологоразведочных скважин и может быть использовано в комбинированных средствах разрушения с раздельной передачей на забой осевого усилия и динамических нагрузок.

Известен буровой снаряд, включающий гидроударник, двойную колонковую трубу и породоразрушающий инструмент.

Недостатком этого снаряда является передача на один и тот же породоразрушающий элемент сил резания и удара. Однако в природе не имеются, а в области материаловедения не созданы материалы,обладающиеодновременновысокойизносостойкостью и ударопрочностью. Поэтому при бурении ударно-вращательным

способом с алмазным инструментом ограничивается энергия удара, а при бурении вращательно-ударным способом твердосплавным инструментом - осевое усилие. Таким образом, механическое воздействие на забой комбинированным способом существенно ограничивается по мощности.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту является буровой снаряд, состоящий из комбинированной коронки с ударными и режущими элементами, двойной колонковой трубы и гидроударника, причем осевое усилие и вращающий момент от корпуса гидроударника через резьбовое соединение наружной трубы передается алмазной коронке, а ударные импульсы от бойка тоже через резьбовое соединение керноприемVJON

Ю СО VI

ника трубы передаются ударным элементам коронки (2),

Существенным недостатком этого бурового снаряда является то, что, как бы ни сильно затягивалась труба, она от вибрации откручивается и является причиной падения механической скорости бурения на 40-60%. Кроме того, не обеспечен постоянный контакт ударной трубы с коронкой при динамических нагрузках, что может вызвать перебои в работе гидроударника. В случае конусного соединения разборка снаряда и извлечение керна затрудняется.

Цель изобретения - повышение надежности работы снаряда путем предотвращения ослабления резьбовых соединений труб.

Предлагаемый буровой снаряд имеет следующие достоинства:

Поставленная цель достигается тем, что узел переходников выполнен в виде опорных стержней, резьбового переходника, опоры и стакана, причем резьбовой переходник выполнен со сквозными продольными отверстиями и ступенчатым в верхней части с меньшим диаметром, а в нижней - с большим диаметром, при этом его верхняя часть жестко связана со шлицевым штоком, нижняя часть-с наружной трубой, а в сквозных продольных отверстиях размещены опорные стержни с возможностью взаимодействия верхним торцом со стаканом, жестко связанным с цилиндрическим корпусом, а нижним торцом с опорой жестко связанной с внутренней колонковой трубой.

Изобретение иллюстрируется чертежом.

Буровой снаряд состоит из гидроударника 1 со шлицевым штоком 2, узла переходников включающего резьбовой переходник 3 к наружной колонковой трубе 4, стакан 5, стержни 6 и опору 7, жестко связанную с внутренней трубой 8, и комбинированной коронки с наружным 9 и внутренним 10 корпусами. Наружная труба имеет резьбовое соединение с наружным корпусом коронки, внутренняя труба опирается на внутренний корпус коронки с режущими элементами. Между стаканом и запле- чиком резьбового переходника установлена для герметизации прокладка 11. Наружный

корпус имеет твердосплавные зубки 12. Для свободного излива промывочной жидкости из полости внутренней трубы при заполнении ее керном служит втулка 13. Опора и резьбовой переходник образуют простран0 ство 14, переходящее в межтрубную полость 15, которая в свою очередь переходит в кольцевой зазор 16 между наружной и внутренней корпусами коронки. Шлицевой шток гидроударника имеет конусное соеди5 нениес наковальней 17. Внутренний корпус имеет режущие элементы 18.

Снаряд работает следующим образом. При пуске снаряда шлицевой шток 2 вместе с резьбовым переходником 3, стаканом 5,

0 двойной колонковой трубой 4 и 8 и коронкой смещается относительно корпуса гидроударника 1, и промывочная жидкость свободно истекает через центральный канал штока 2, через пространство 14 между пере5 ходником и опорой. Затем через межтрубную полость 15 жидкость попадает в кольцевую щель 16 между корпусами коронки и выходит под торец коронки. Когда коронка достигает забоя, шлицевой разъем

0 смыкается, и гидроударник включается в работу. При этом ударные импульсы наковальни 17 и вращающий момент от корпуса гидроударника передаются шлицевому штоку 2, а через него через переходник 3 и

5 наружную трубу 4 и наружный корпус 9 коронки - ударным элементам 12. Осевое усилие от стакана 5 через штыри 6, опору 7 и трубу 8 передается внутреннему корпусу 10. При этом последний вращающий момент

0 получает от нижней части наружного корпуса коронки.

Таким образом, ступенчатый переходник, наружная труба и наружный корпус коронки оказываются под действием момента

5 вращения. А это, как известно, гарантирует надежное резьбовое соединение.

Соединение внутренней трубы с опорным элементом тоже надежно, так как оно находится под действием постоянного осе0 вого усилия. Следует при этом заметить, что с целью уменьшения ширины торца коронки внутренняя труба не имеет резьбового соединения с внутренней коронкой, и вообще внутренняя линия подвода статического

5 осевого усилия находится под защитой наружной линии и может быть конструктивно выполнена с минимальной толщиной.

В нашем предложении корпус наружной трубы имеет в резьбовой части толщину - 6 мм и он свободен от постоянного осевого

усилия, величина которого может колебаться от 500 кгс до 1500 кгс. Такая толщина обеспечивает достаточную прочность коронки. Внутренний корпус коронки воспринимает только осевую нагрузку и имеет толщину - 4 мм, а в самой узкой части - 2,5 мм. Толщина корпуса коронки может быть увеличена путем применения кернорвате- лей другой конструкции. Общая толщина торца коронки 11,8 мм соответствует корон- кам для снарядов со съемным керноприем- ником ССК-59. Герметизирующая прокладка 11 обладает минимальной упругостью, чтобы не передавать осевое усилие на ударные элементы. Вес шлицевого што- ка, переходной и наружной труб обеспечивает минимальное прижатие ударных элементов к забою и стабильную работу гидроударника, например, Г 59 В.

Формулаизобретения

Буровой снаряд, включающий цилиндрический полый корпус, ударник со шлице- вым штоком и наковальней, размещенные с возможностью осевого перемещения в кор-

8

пусе, наружную и внутреннюю колонковую трубы, узел переходников, соединяющий посредством резьбы верхнюю торцевую часть труб со штоком и корпусом, комбинированную породоразрушающую коронку, соединенную с нижней торцевой частью труб, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе снаряда путем предотвращения ослабления резьбовых соединений труб, узел переходников выполнен в виде опорных стержней, резьбового переходника, опоры и стакана, причем резьбовой переходник выполнен со сквозными продольными отверстиями и ступенчатым в верхней части с меньшим диаметром, а в нижней - с большим диаметром, при этом его верхняя часть жестко связана со шлицевым штоком, нижняя часть - с наружной трубой, а в сквозных продольных отверстиях размещены опорные стержни с возможностью взаимодействия верхним торцом со стаканом, жестко связанным с цилиндрическим корпусом, а нижним торцом - с опорой, жестко связанной с внутренней колонковой трубой.

1