Буровой снаряд Советский патент 1980 года по МПК E21B25/00 

I

Изобретение относится к технике бурения и может быть использовано для колонкового бурения скважин большого диаметра с выбуриванием, подрезкой и выдачей на поверхность керна.

Известен колонковый буровой снаряд, используемый при проходке шахтных стволов и скважин большого диаметра и включающий корпус с буровой коронкой с резцами, керноподрезное устройство в виде поворотных ножей, установленных на нижних концах вертикальных осей и привод для поворота этих осей 1.

Недостатком этого снаряда является отсутствие обратного хода подрезных ножей в случае их поломки или прихвата в процессе подрезки керна.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является буровой снаряд, включающий бурильную колонну, колонковый бур с ведущим валом и механизм для подрезки и удержания керна с подрезными рычагами и силовыми цилиндрами 2.

В данном снаряде возможен обратный ход подрезных рычагов в случае их поломки или прихвата в процессе подрезки керна.

Для чего питание силовых цилиндров осуществляется от маслостанции, расположенной на поверхности через два рукава высокого давления. Когда по одному рукаву масло подается, например, в щтоковые полости цилиндров, то по другому рукаву масло из поршневых полостей сливается в бак маслостанции. Для управления этим процессом на ней установлен распределитель. Высокое давление масла (порядка 100 кгс/см) позволяет сделать силовые цилиндры доста10точно компактными для их размещения на небольщой площади торца бура и одновременно получить большие усилия на резцах для эффективной подрезки керна.

Однако спускаемые в скважину вместе с буром рукава осложняют спуско-подъем15ные операции и требуют обязательного присутствия на буре неподвижного корпуса с раскрепляющими элементами, к которому подведены рукава. Это устройство сложно по конструкции и может найти применение при бурении в устойчивых породах, когда

20 стенки скважины сравнительно гладки без вывалов и когда очистка забоя осуществляется шнеками. Когда же забой очищается, например, сжатым воздухом, транспортируемым по бурильной колонне, и бурение ведется в осложненных условиях, повышается аварийность и снижается надежность работы механизма подрезки и удержания керна.

Целью изобретение является упрощение конструкции и повышение надежности работы при использовании сжатого воздуха в качестве рабочего агента.

Это достигается тем, что буровой снаряд снабжен установленными на ведушем валу пневмогидроусилителем и двухсекционным распределителем, причем полости гидравлического цилиндра пневмогидроусилителя сообщены с полостями силовых .цилиндров, а полости пневматического цилиндра пневмогидроусилителя через распределитель сообщены с бурильной колонной.

На фиг. 1 изображен буровой снаряд, общий вид; на фиг. 2 дан разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2. Буровой снаряд состоит из колонкового бура 1 с ведущим валом 2 и долотами 3, подрезного устройства, состоящего из резцов 4, закрепленных на валах 5, рычагов 6, закрепленных на верхних концах валов 5, силовых цилиндров 7 со штоками 8, щарнирно соединенных с корпусом и рычагами 6, буровой колонны 9 с центральной щтангой 10 и пневмогидроусилителя, состоящего из цилиндра 11 и соединенного с ним цилиндра 12, порщня 13 и поршня 14, закрепленных на общем штоке 15 корпуса распределителя 16, соединенного с буровой колонной 9 и цилиндром 12, и рабочего элемента 17, соединенного с центральной штангой 10, трубопроводов 18 и 19, соединяющих полости силовых цилиндров 7 с полостями цилиндра 11, образуя замкнутую гидравлическую систему, и трубопроводов 20 и 21, соединяющих полости цилиндра 12 с корпусом распределителя 16.

Вращение бура 1 осуществляется буровой колонной 9 вместе с пневмогидроусилителем. Крутящий момент от буровой колонны 9 передается к буру 1 через цилиндры 11 и 12 и корпус распределителя 16. При бурении рабочий элемент 17 устанавливается в положение, когда сжатый воздух из буровой колонны 9 направлен на продувку забоя через патрубок 22.

Подрезка керна осуществляется вращением бура в ту же сторону, что и при бурении, а рабочий элемент 17 устанавливается на подачу сжатого воздуха в поршневую полость цилиндра 12, при этом штоковая

полость цилиндра 12 с помощью элемента 17 соединена с атмосферой. Под действием сжатого воздуха поршень 13 при помощи штока 15 и поршня 14 сжимает в цилиндре 11 рабочую жидкость, которая поступает, например, в штоковые полости силовых цилиндров 7, при этом жидкость из поршневых полостей этих цилиндров вытесняется в штоковую полость цилиндра 11.

Возврат подрезных резцов осуществляется подачей сжатого воздуха с помощью рабочего элемента 17 в штоковую полость цилиндра 12, при этом его поршневая полость соединена с атмосферой через рабочий элемент 17. Жидкость из штоковой полости

цилиндра 11 поступает в поршневые полости силовых цилиндров 7, а из штоковых полостей цилиндров 7 жидкость поступает в поршневую полость цилиндра И. Суммарный объем полостей силовых цилиндров 7 равен объему соответствующих полостей цилиндра И.

Применение изобретения позволит эффективно бурить скважины большого диаметра в любых горногеологических условиях, повысить надежность работы подрезного устройства, улучшить качество отбора керна, что особенно важно для геологоразведки.

Формула изобретения

Буровой снаряд, включающий бурильную колонну, колонковый бур с ведущим валом и механизм для подрезки и удержания керна с подрезными рычагами и силовыми цилиндрами, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности работы при использовании сжатого воздуха в качестве рабочего агента, он снабжен установленными на ведущем валу пневмогидроусилителем и двухсекционным распределителем, причем полости гидравлического

цилиндра пневмогидроусилителя сообщены с полостями силовых цилиндров, а полости пневматического цилиндра пневмогидроусилителя через распределитель сообщены с бурильной колонной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Воздвиженский Б. И. и др. Современные способы бурения скважин. М., «Недра, 1970, с. 301-302, рис. 125, 126.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 548704, кл. Е 21 В 25/00, 1977 (прототип).

Л-/

21