Шарошечное долото Советский патент 1993 года по МПК E21B10/18 

Изобретение относится к бурению скважин на карьерах шарошечными долотами с очисткой забоя сжатым воздухом или воздушно-водяной смесью и может быть использовано при проходке неглубоких обводненных скважин в горной промышленности.

Целью изобретения является повышение надежности работы узла принудительной промывки и смазки опор шарошечного долота.

На чертеже изображена общая принципиальная схема устройства шарошечного долота.

Оно содержит корпус 1 с ниппелем, к которому прикреплены лапы с каналами 2 для продувки опор, установленные на цапфах лап шарошки 3, узел принудительной промывки и смазки опор в виде укрепленной в верхней части ниппеля втулки 4 с кольцевой камерой 5 на внутренней ее по- .ерхности, сообщенной отверстиями 6 с полостью 7 ниппеля, расположенного внутри втулки 4 сопла 8, удерживаемого в верхнем положении пружиной 9, опирающейся снизу на торец втулки 4, а сверху на регулировочную гайку 10.

Сопло 8 имеет расположенные рядами верхние 11 и нижние 12 боковые экнй и установлено в долоте с возможностью осевого перемещения и перекрытия нижних окон 12 в нерабочем положении долота втулкой 4. В осевом канале 13 сопла 8 установлен поршень 14, который в нерабочем положении долота пружиной 15 прижат к уступу 16, выполненному на внутренней поверхности канала 13. В этом положении поршень 14 перекрывает верхние окна 11 сопла 8, находящиеся у потолочины кольцевой камеры 5.

Для ограничения рабочего хода h сопла 8 вниз предусмотрена гильза 17, а для хода вверх - упорное кольцо 18. При этом высота

V

te

CD

Ч

CJ

ю

W

кольцевой камеры 5 выбирается не менее удвоенного рабочего хода.

Предлагаемое шарошечное долото работает следующим образом.

Долото соединяют с полым буровым ставом станка посредством конической замковой резьбы. Став вращает долото и прижимает его к забою. Перекатываясь по забою, шарошки зубьями раздавливают породу и углубляют скважину. Для удаления продуктов разрушения во внутреннюю-полость става нагнетают водо-масло-воздуш- ную смесь (промывочно-продувочный агент).

Поток промывочно-продувочного агента из бурового става поступает в канал 13, давит на поршень 14 и верхний торец сопла 8, при этом сначала сжимается пружина 15 и поршень 14 смещается вниз, открывая окна 11. Промывочно-продувочный агент из канала 13 через окна 14 поступает в кольцевую камеру 5, а из нее по отверстиям б идёт в полость 7 ниппеля и далее по каналу 2 поступает в опоры шарошек 3, продувая и смазывая подшипники. Затем, по мере роста давления промывочно-продувочного агента, происходит сжатие пружины 9 и to- пло 8 смещается вниз на величину хода h до упора регулировочной гайки ,10 в гильзу 17.

8 это время нижние окна 1.2 выходят в полость 7 ниппеля долота, а верхние окна tl оказываются в нижней части камеры 5, но тоже полностью открыты, поэтому в кольцевую часть 7 ниппеля по-прежнему поступает промывочно-продувочный агент и часть его, как и ранее, в спутном потоке идет в опоры шарошек 3, а большая часть через нижние окна 12 поступает в осевой канал сопла 8 под поршнем и идет в забой скважины на очистку ее от разрушенной породы. Это рабочий режим продувки скважины и попутной смазки опор шарошек при углубке скважины.

Если по каким-либо причинам процесс проходки скважины будет прекращен и долото будет оставлено на забое, а подача промывочно-продувочного агента прекращена, сжатая пружина 15 переместит поршень 14 вверх до упора его в уступ 16 и он перекроет окна 11. В это же время пружина

9 поднимет сопло 8 вверх до упора кольца 18 в нижний торец втулки 4 и нижние окна 12 будут закрыты втулкой 4. При этом в полости 7 ниппеля, а также в полостях подшипников шарошек 3 будет сохранено давление промывочно-продувочного агента, равное тому давлению, которое предшествовало моменту отключения продувки.

Вследствие этого ни загрязненная жидкость, ни шлам из затрубного пространства

скважины не смогут проникнуть ни в полости опор шарошек, ни внутрь бурового става. Важно отметить, что положение сопла 8 и поршня 14, а следовательно, и перекрытие

окон 11 и 12 не будет зависеть ни от глубины, на которой оставлено долото в скважине, ни от плотности шлама в затрубном пространстве, а будет строго определено ограничителями хода. Наоборот, чем боль0 ше будет глубина скважины и чем больше будет плотность шлама в затрубном пространстве, тем надежнее будут удерживаться и поршень, и сопло в крайних верхних положениях, обеспечивая надежную герме5 тизацию перекрываемых окон 11 и 12.

После возобновления проходки скважины без подъема долота на поверхность работа повторится в описанной последовательности.

0 Когда же скважина будет пробурена и долото поднимут на поверхность, предлагаемая конструкция позволяет перед началом бурения новой скважины принудительно промыть и обильно смазать опоры шаро5 шек, не отвинчивая долото от бурового става. Для этого, пока машинист бурового станка готовится для проходки новой скважины (горизонтирует станок, осматривает механизм), его помощник (долото в это вре0 мя находится выше механизма развинчива- ния) зацепляет нижний конец сопла 8, выходящий в пространство между шарошками, крюком и, удерживая его в этом положении, включает компрессорную установку.

5 Теперь сопло 8 не может сместиться вниз и/ нижние окна 12 оказываются перекрытыми втулкой 4. Под действием давления промывочно-продувочного агента смещается вниз только поршень 14, преодолевая усилие

0 пружины 15, окна 11 открываются и весь объем промывочно-продувочного агента идет только в опоры шарошек 3 через каналы 2 при максимально высоком давлении, происходит интенсивное удаление всех

5 инородных загрязнений, которые могли попасть в полости подшипников.

При промывке опор в смесь добавляют увеличенное количество воды.

После удаления шлама и прочих загряз0 нений объем воды в смеси уменьшают, а в воздух добавляют повышенное содержание смазки и, продолжая продувку опор, смазывают подшипники. Закончив смазку, приступают к бурению новой скважины с

5 полной гарантией отсутствия в опорах абразивной породной пасты. Так производится принудительная промывка и смазка опор.

Из приведенного описания устройства и принципа работы предлагаемого шаро- щечного долота следует, что оно в период

прекращения продувки и оставления долота в скважине надежно защищаетопоры шарошек от проникновения а их полость загрязненной жидкости и шлама, за счет того, что кольцевая полость 7 ниппеля и центральное отверстие 13 продувочного сопла 8 герметично перекрывается втулкой 4, причем перекрытие этих двух полостей производится только одной парой деталей (втулка - сопло). После окончания бурения скважины и подъема долота на поверхность для проходки новой скважины оно позволяет производить принудительную интенсивную промывку и смазку опор шарошек за счет перекрытия центрального продувочного от- верстия.сопла 8 и направления промывоч- но-продувочного агента через окна 11, кольцевую камеру 5, втулку 4 и отверстия 6 в кольцевую камеру 7 ниппеля и далее по каналам 2 в опоры шарошек 3.

Следует особо отметить, что предложенное долото имеет простую конструкцию, низкую материалоемкость и трудоемкость изготовления, высокую эксплуатационную надежность.

Формула изобретения Шарошечное долото, содержащее корпус с ниппелем, к которому прикреплены лапы с каналами для продувки опор, установленные на цапфах лап шарошки и узел принудительной промывки и смазки опор в виде укрепленной в верхней части ниппеля втулки с кольцевой камерой на внутренней ее поверхности, сообщенной с полостью

ниппеля, и расположенного внутри втулки подпружиненного сопла с расположенными по высоте рядами боковыми окнами, установленного в долоте с возможностью осевого перемещения и перекрытия нижнего

ряда окон втулкой при нерабочем положении долота, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе узла принудительной промывки и смазки

опор, оно снабжено подпружиненным поршнем с выступом на внутренней поверхности, который установлен в сопле с возможностью перекрытия верхних окон сопла при нерабочем положении долота, причем верхние окна сопла расположены

против кольцевой камеры втулки.

Использование: бурение скважин на карьерах. Сущность изобретения; шарошечное долото содержит корпус с ниппелем, лапы с каналами для продувки опор, шарошки, узел принудительной промывки и смазки опор. Сопло снабжено подпружиненным поршнем и образованным на его внутренней поверхности выступом. Поршень установлен с возможностью перекрытия верхних окон сопла. 1 ил.

/2

77