Гидравлическое устройство для вращательного бурения Советский патент 1935 года по МПК E21B3/02 

В предлагаемом гидравлическом устройстве для вращательного бурения для целей автоматизации регулировки нажатия бурового инструмента путем накачивания жидкости под поршень, к которому подвешена штанга с буровым инструментом, служит система двух шкивов, из которых один-рабочий шарнирно связан с цилиндром, а находящийся в нем поршень связан своим штоком шарнирно с холостым шкивом; рабочая полость указанного цилиндра связана трубопроводом с подпоршневым пространством цилиндра, поршень которого несет штанги бурового инструмента, уравновешенного посредством двуплечего рычага с противовесом.

На чертеже изображен перспективный вид гидравлического устройства для вращательного бурения.

Приводной шкив 18 надет на приводной вал вхолостую и посредством шарнира на его спице связан со штоком 2 поршня, помещенного в цилиндре 1, шарнирно скрепленного со спицей рабочего шкива 19. Рабочая полость цилиндра 1 посредством соответственно установленного трубопровода 8 сообщена с подпоршневым пространством ци(6)

линдра 3, к штоку 16 поршня 4 которого подвешены штанги.

Давление жидкости в цилиндре 1 будет пропорционально окружному усилию и моменту на шкиве, и по величине давления можно судить о величине крутящего момента на верхнем конце штанги.

Буровой инструмент через вертлюг подвешен к поршню 16. К штоку поршня прикреплен двуплечий рычаг 20, снабженный на длинном плече противовесом И. Сила, поддерживающая верхний конец штанг, будет пропорциональна величине противовеса 11 (при постоянном плече) и давлению жидкости под поршнем 4. Чем больше будет крутящий момент, тем больше будет давлениг жидкости в цилиндре. Так как цилиндр 1 соединен трубопроводом 8 с цилиндром 3, то поддерживающая сила будет пропорциональна моменту вращения.

При увеличении поддерживающей силы будет уменьшаться давление инструмента на забой. Если поддерживаюшая сила будет равна весу инструмента, то поступательное движение инструмента прекратится. При дальнейшем увеличении поддерживающей силы будет происходить подъем инструмента вверх.

Величина противовеса 11, подвешенного к рычагу 20, выбирается в зависимости регглубины скважины, веса инструмента и-его прочности. Жидкость в цилиндре 1 находится под действием некоторой силы. Чем больше эта сила, тем меньше осевое давление (давление инструмента на забой). Так как цилиндр 1 подающего механизма и цилиндр 3 передатчика момента соединены трубопроводом 8, то давление жидкости в обоих цилиндрах будет одинаковым. Следовательно, чем больше будет момент вращения, тем больше будет давление в цилиндре 1 подающего механизма и тем меньше будет осевое давление. При установившемся режиме работы равновесие будет поддерживаться путем подачи инструмента с определенной скоростью. При поступательном движении поршня 4 подающего механизма жидкость будет поступать по трубопроводу 8 в цилиндр 1 передатчика момента. При этом будет происходить выдвижение штока 2 поршня цилиндра 1. Когда поршень 4 подающего механизма займет крайнее положение, нужно переместить его, не перемещая штанги, в верхнее положение. Жидкость перейдет из цилиндра 1 передатчика в цилиндр 4 подающего механизма и бурение может продолжаться.

Изменение во время бурения характера породы и увеличение ее сопротивления разрушению резцов вызовет увеличение момента вращения и, следовательно, давление жидкости в цилиндре 1 передатчика увеличится. Равновесие, которое существовало между обеими частями гидравлической системы, нарушится и жидкость, несмотря на углубку скважины, перестанет поступать из цилиндра 3 подающего механизма в цилиндр 1 передатчика момента до установления равновесия. Равновесие наступит при установлении нового осевого давления и соответственно новой подачи. Очевидно, что с увеличением крепости породь скорость подачи уменьшится и наоборот. При возрастании момента вращения из-за обвала или по какой-либо другой причине, как и в предыдущем

случае, будет уменьшение подачи и. наконец, полное прекращение подачи, В последнем случае буровой инструмент не будет опираться на забой и осевое давление будет равно нулю. Если момент все же будет возрастать, несмотря на прекращение бурения, то произойдет переход жидкости из цилиндра 1 передатчика момента в цилиндр 3 подающего механизма, т. е. будет происходить подъем инструмента вверх. Подъем инструмента прекратится только тогда когда момент вращения не будет увеличиваться. Максимально возможнь1Й под:.ем инструмента устройством б.з возврата в начальное положение пор1рней определяется высотой хода порш- ня 4. Таким образом устройство осуществляет следующие функции: при изменении крепости породы изменяет скорость подачи, при увеличении момента выше установленного максимума прекращает подачу инструмента, уменьшая осевое давление до нуля, а при дальнейшем увеличении момента производит подъем инструмента.

После того, как выбран для данной установки максимальный момент, фи,{сация его производится путем установки определенного противовеса 11 на рычаге.

Предмет изобретения.

1.Гидравлическое устройство для вращательного бурения с регулировкой нажатия бурового инструмента на забой путем накачивания жидкости под поршень, к которому подвешена штанга с буровым инструментом, Отличающееся применением, с целью автоматической регулировки, системы двух шкивов- рабочего 19 и холостого 18, из которых первый связан с цилиндром 1, а второй-шарнирно со штоком 2 поршня, рабочая полость какового цилиндра 1 сообщена трубопроводом 8 с подпоршневым пространством цилиндра 3, к поршню 4 которого подвешены штанги.

2.В устройстве по п. 1 применение для уравновешивания бурового инструмента двуплечего рычага 20 с противовесом 11.