Устройство для бурения скважины Советский патент 1993 года по МПК E21D1/06 

у

Ё

Использование: в области бурения шахтных стволов и скважин большого диаметра. Сущность изобретения: породоприемная корзина соединена с породоприемником с возможностью независимого вращения и снабжена фиксатором от проворачивания в стволе, при этом механизм измельчения породы выполнен в виде шарошек, прикрепленных посредством кронштейнов к днищу породоприемника, с расстоянием между шарошками механизмами измельчения и днищем породоприемной корзины не больше 2/3 диаметра выходного канала породоприемника. 2 ил.

Предлагаемое устройство относится к области бурения шахтных стволов и скважин большого диаметра, а более конкретно - к фазному бурению.

Цель изобретения заключается в повышении эффективности выноса шлама за счет предотвращения забивки каналов шла- моприемника.

На фиг. 1 изображено предлагаемое по- родоразрушающее устройство, вид сбоку, частичный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Породоразрушающее устройство содержит корпус 1 бурового органа с кронштейнами несущими породоразрушающий инструмент. К корпусу 1 бурового органа, прифланцован корпус 2 породоприемника, в нижней части которого расположено устье выдачного канала 3.

На корпусе 2 породоприемника расположены подшипники 4, обоймы которых посредством, приливов 5 связаны с породоприемной корзиной 6; на нижнем торце корпуса 2 установлены кронштейны 7 с шарошками для доизмельчения породы.

Днище корзины 6 футеровано квадратными накладками 8 из высокопрочной стали, располагаемыми с промежутками, например в шахматном порядке, что необходимо для улучшения условий дробления породы, а также повышения износо стойко- сти днища корзины.

На торце корзины расположены кронштейны 9 с шарошками, врезающимися в стенки буримой выработки и препятствующими вращению корзины совместно с поро-т доразрушающим органом.

Расстояние между днищем корзины 6 и шарошками 7 выбираем на основании рас00

о XI

N3

О

чета равным 2/3 диаметра выданного канала 3 в свету.

Согласно А.Е. Смолдыреву и Гидро- и пневмо-транспорт критическая скорость движения гидросмеси для кусковых материалов:

VKp

с f а q s D , м/с,

где С - опытная константа, зависящая от

условий технологического транспортиррвания;

. С 7.5-9,5.

Величина коэффициента а:

a(YM-Y0)Yo,

где YM и YO - соответственно удельные веса породы и бурового раствора, Н/м3.

q - ускорение силы тяжести, м/с ;

S-концентрация твердого в гидросмеси;... --... /

D - диаметр трубы, м; . f - обобщенный коэффициент трения частиц о стенку труб, зависящий от вида транспортируемого материала. Примем для самых тяжелых условий f 0,7.

Согласно В.Г.Качана Бурение шахтных стволов и скважин, М., Недра, 1984, с. 102-104 критическая скорость гидросмеси:

Икр 29,3 -Ys -h , м/с;

где h - ширина пространства между забоем и корпусом расширителя, м;

29,3 - размерный коэффициент, М1/2 ..

Приравнивая правые части изложенных уравнений , и поинимая: YM 25 103Н/м3; ,1 103Н/м3;

С 8;f 0,7; .

С -Vf -a-q-S-D 29,3 найдем соотношение:

, f а q D

h „----- 2--

29 З2

g,- Q7. (25-103-1,1-103). 81.D , v .1.1 ,32

-0.65D;

т.е. при величинах h 2/3D удаление породы будет происходить без закупорки выдачного канала.

Устройство работает следующим образом.

С началом разбуривания выработки шарошки на кронштейнах 8 врезаются в стенки

выработки, предотвращая проворачивание корзины 6 совместно с буровым органом 1. Корпус 2 породоприемника, прифланцован- ный к корпусу бурового органа 1, свободно вращается внутри корзины 6 благодаря наличию подшипников 4, связанных приливами 5 со стенками корзины 6..

Куски породы, откалываемые породо- разрушающим инструментом бурового органа 1, попадают в корзину 6, где

дойзмёльчаются шарошками 7. При этом проскальзывание измельчаемых кусков предотвращается футеровкой 8 днища корзины 6.

Расстояние между поверхностью днища корзины б и шарошками 7, равное, как известно, .2/3 диаметра- выдачного канала, обеспечивает дробление породы до величины-кусков, не создающих забивки выдачного канала или по крайней мере снижающей

ее вероятность.

Предлагаемое устройство позволит увеличить осевую нагрузку на шарошку, а следовательно и увеличить механическую скорость бурения, исключить спуско-подь- емы по причине забутовки выдачного канала, а следовательно увеличить и техническую скорость бурения.

35

Ф о р м ул а и з обретения

Устройство для бурения скважины, включающее породоразрушающий инструмент, установленный на полом буровом ста- в е, породоприемник, выходной канал

которого сообщен с полостью бурового ста- ва, имеющий породоприемную корзину, и механизм измельчения породы, о т л и ч а- ю щ е е с я- тем, что, с целью повышения эффективности выноса шлама за счет предотвращения забивки каналов шламоприем- ника, породоприемная корзина соединена с породоприемником с возможностью независимого вращения и снабжена фиксатором от проворачивания в отводе, при этом механизм измельчения породы выполнен в виде шарошек, прикрепленных посредством кронштейнов к днищу породоприемника, а расстояние между шарошками механизма измельчения и днищем породоприемной

корзины небольше 2/3 диаметра выходного канала породоприемника.

A-A