Турбобур Советский патент 1939 года по МПК E21B25/02 E21B4/02 E21B7/20 

Буровой станок, составляющий предмет настоящего изобретения, относится к типу, так называемых, турбобуров, у которых буровой инструмент приводится во вращение непосредственно связанной с нии турбиной, приводимой в действие подаваемой к ней с поверхности земли водой или воздухом.

Согласно изобретению, буровая труба такого турбобура, с целью взятия пробы из скважины, делается двустенной, и полость между ее двумя стенками используется дляподачи воды или воздуха к турбине.

На прилагаемом чертеже представлена примерная форма выполнения предлагаемого изобретения, причем фиг. 1 и 2 показывают общее расположение всего бурового станка в два разных момента его действия, а фиг. 3, 4 и 5 - различные детали устройства в увеличенном масштабе, частично в разрезе.

В отличие от известного до сих пор турбобура, рассчитанного на бурение сплощным забоем, предлагаемый турбобур предназначен для колонкового бурения и соответственно этому состоит из трех основных частей: вращательного механизма.

аппарата для регулирования давления на забой и подъемного механизма.

Вращательный механизм (фиг. 1 и 2) состоит в описываемой форме выполнения изобретения из реактивной турбины 8, питаемой водой, подаваемой к ней от центробежного насоса 4, приводимого во вращение не показанным на чертеже двигателем, при помощи ременной передачи 5 и шкива 2, насаженного на ось насоса 4. Подача воды происходит через трубопровод, состоящий в основном из неподвижной трубы о, подвижной коленчатой трубы 6 и двухстенных труб 6-7, подводящих воду к самой турбине 8.

Труба 6-7 помещается (фиг. 1, 5) в концентрической к ней обсадной трубе 9. Последняя над поверхностью земли снабжена увеличивающимся патрубком 10 для отвода шламма.

Аппаратура П для подачи и регулирования давления на забой представляет собой гидравлическую подачу, значительно упрощенную по сравнению с системой Селливана.

Подъемный механизм состоит из лебедки 12, троса 14, перекинутого

через блок 13. колонковой трубы 15 и гидравлической подачи.

Подводящие воду к ротору турбины трубы (фиг. 1, 2, 3 и 4) имеют, как указывалось выше, двойные стенки, кольцевое пространство между которыми именно и используется для подачи воды.

Верхний конец каждого звена труб имеет наружную, а нижний - внутреннюю резьбу для их непосредственного свинчивания.

С обоих концов труб 6-7 снаружи, аслед за нарезкой, имеются по два или больше прилива Б. Такие же приливы имеются на соответственной высоте внутренней поверхности обсадных труб 9.

При навинчивании трубы 9 на колонну труб эти приливы упираются в соответственные приливы Б, благодаря чему вместе с трубой 9 вращается и труба 6-7. Первая от забоя, подводящая воду к турбине труба 6-7 (фиг. 4) имеет на нижнем своем конце еще приливы В, между которыми приходятся приливы Г первой от забоя обсадной трубы 9. Эго обеспечивает создание зазора забоем скважины и подошвой обсадных труб для работы расширителя и в то же время позволяет производить подъем обсадных труб 9 и держать колонну труб 6-7 вместе с колонной труб 9 на весу посредством штангодержателя, во время навинчивания и развинчивания труб.

Отдельные обсадные трубы 9 делаются такой же длины, как подающие воду трубы 6-7. Подобно последним, они имеют наверху наружную, а внизу - внутреннюю резьбу (фиг. 5). Нижняя первая от забоя обсадная труба 6-7 имеет только верхнюю наружную резьбу, внизу же, с внутренней стороны, резьбы не имеет.

Ротор турбины 8 (фиг. 4) представляет собой кольцо, насаженное на шариковом подшипнике на первую от забоя подающую воду трубу 6-7. Кольцо ротора имеет четное число каналов Д, благодаря которым но работает как Сегнерово колесо. Все каналы кольца ротора сообщаются с кольцеобразной полостью подводящих воду труб 7-6, поэтому поступление воды в них происходит непрерывно при вращении ротора.

Изображенный на фиг. 4 расширитель Е нужен лишь в том случае, если конструкция соединения труб 7 и 9 такова, что допускает оставление в скважине обсадных труб при подъеме бурового инструмента; при одновременном же подъеме обсадных труб и бурового снаряда можно обойтись и без расширителя. В этом случае коронка должна быть диаметром во всю щирину забоя, с канавками по периферии кольца для отвода кверху отработавшей в турбине воды через промежуток между обсадной трубой 9 и трубой 6-7. Изображенный на чертеже расширитель выдвигается из вырезов в коронке силой пружины, не показанной на чертеже.

В аппарате // для подачи и регулировки давления на забой (фиг. 1 и 2) штоком поршня 17 является длинный конец коленчатой трубы 6, благодаря чему отпадает необходимость в обычном шпинделе с зажимным патроном.

Иа нижнем конце трубы 6, играющей роль поршневого штока, помещено упорное кольцо Ж, предназначенчое для передачи давления от поршня 17 на обсадные трубы в том случае, когда веса их оказывается по той или иной причине недостаточно для погружения их в скважину. Упорное кольцо Ж помогает выполнять эту функцию приливам 5 (фиг. 4). В некоторых случаях можно обойтись одними приливами В без упорного кольца.

После навинчивания полного звена труб под упорным кольцом образуется зазор между последним и верхом обсадных труб (фиг. 2). Этот зазор заполняется в таком случае муфтой 5, состоящей из двух шарнирно связанных между собой раскрывающихся половинок.

Колонковая труба 15 (фиг. 4) в своем основании имеет четыре зуба 78. Каждому из них соответствует вырез 19 в стенке трубы, в котором зуб помещается при опускании колонковой трубы. При поднятии же

зубья, под действием пружин, находящихся в гнездах зубьев (на чертеже пружины не показаны), врезаются в керн и при подъеме колонковой трубы рвут его.

В верхнем конце колонковой трубы имеется электрический контакт 20 сигнализирующего приспособления и ушко,2/ для прикрепления троса.

Барабан 12 подъемно i лебедки по своей длине разделен на две части, на одну из которых происходит наматывание троса колонковой трубы, а на другую - провода сигнализатора А (фиг. 4). Таким же образом разделен на две части и блок 13; через одну его половину перекинут трос, а через другую - провод.Этим устраняется возможность их сплетения и перетирания провода тросом.

Сигнализирующее приспособление представляет собой электрическую цепь, питающуюся от укрепленной на барабане лебедки батареи, разорванной в колонковой трубе в местеЗЛ Керн, заполняя колонковую трубу, замыкает контакт 20, и в цепи появляется ток, что фиксируется на поверхности звуковым или световым сигналом.

Действие предлагаемого турбобура удобно проследить на одном из циклов процесса бурения. Предположим, что турбобур находится в действии. Насос нагнетает воду через трубопровод в ротор турбины;ротор, вращаясь, производит посредством корояки бурение; выбуриваемый материал отработавшими в роторе водами выносится по межтрубному пространству на поверхность. При этом происходит непрерывное опускание всей колонны труб и заполнение колонковой трубы керно.м. Барабан свободно разматывает трос. Поршень со штоком (коленчатой трубой) из

верхнего положения (фиг. 1) переходит в нижнее положение (фиг. 2).

Весь этот период времени работа бурового мастера заключается в регулировке давления на забой.

Когда вся колонковая труба заполнится керном, на поверхности загорается электрическая лампочка или раздается звонок. Мастер, не прекращая бурения, вводит в действие барабан лебедки, и трос и провод сигнализатора начинают намытываться каждый на своей части барабана.

Когда колонковая труба будет поднята над колонной труб, барабан лебедки выключается и фиксируется посредством храповика, и из колонковой трубы извлекается керн.

С этого момента прекращается бурение. Затем снимается муфта 3, отвинчивается патрубок 10 обсадных труб, т. е. разобщается шток поршня (коленчатая труба 6) и колонна труб. После этого поршень 17 переводится в верхнее положение, колонна труб наращивается новым звеном, пускается насос и колонковая труба опускается на забой.

Как видно из вышеописанного, бурение прекращается лишь на время навинчивания нового звена труб, на что нужно не больше пяти минут. Во время наращивания труб вся колонна их держится на весу в штангодержателе.

Предмет и з о б i: е т е и н я.

Турбобур с применением турбины, непосредственно связанной с буровым инструментом, отличающийся тем, что, с целью использования для взятия пробы полости буровой трубы 7, последняя выполнена двустенной, причем полость между стенками предназначена для подачи нагнетаемой воды в турбину 8. к авторскому свидетельству П. № 54785 П. Иванова

фиг1

фигЗ

го

фиг4 .15

1,

9

г.

7J}4 IS