Устройство для гашения вибраций бурильного инструмента Советский патент 1980 года по МПК E21B17/06 

1

Изобретение относится к области горного дела, в частности к бурильному инструменту.

Известен амортизатор для бурильной колонны, в котором упругий элемент выпол- g нен в виде тонкостенной оболочки с наполнителем. Амортизатор снабжен подвижным стволом с поршнем, размещенным в оболочке. Ствол выполнен с перепускными каналами, снабжен дополнительным поршнем JQ и образует с корпусом кольцевую камеру, которая сообш,ается с внутренней полостью бурильных труб 1.

Однако такое устройство имеет сложную конструкцию и не полностью может гасить jg колебания.

Известно устройство для гашения вибраций бурильного инструмента, включаюш,ее корпус, размешенный концентрично ему направляюш,ий распорный конус и взаимодей- Q ствуюш,ие с ним подпружиненные плашки

{2.

Однако такое устройство недостаточно надежно в работе, так как имеется опасность заклинивания плашек в стволе сква- 5 жины.

Цель изобретения - обеспечение свободного прохода устройства в скважине при его подъеме.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено установленным на подшипнике концентрично корпусу цилиндрическим стаканом с окнами под плашки, причем направляюш,ий распорный конус связан с корпусом резьбой, имеет пазы, а плашки - ответные им выступы.

На фиг. 1 показано устройство для гашения вибраций бурильного инструмента при спуске и при бурении в разрезе; на фиг. 2- устройство при подъеме из скважины в разрезе; на фиг. 3 -разрез А-А на фиг. 1.

Устройство состоит из ступенчатого корпуса 1, в верхней части которого имеется резьба для соединения с буровой штангой 2. Верхний торец корпуса 1 выполнен со скосом 3 для создания уплотнения между корпусом 1 и штангой 2. В нижней части первого уступа корпуса 1 проточена полусферическая канавка 4.

По центру корпуса 1 выполнено сквозное отверстие 5 для подачи сжатого воздуха от компрессора к забою. На наружной поверхности средней части корпуса 1 нарезайа трехзаходная круглая резьба, на которую концентрично ему навинчивается направляюший распорный конус 6, имеющий два диаметрально расположенных относительно друг друга прилива 7, в которых выполнеиы конически направленные па-з-ы 8, например, в виде ласточкиного хвоста на всю высоту направляющей.

Полый цилиндрический стакан 9 своей верхней частью посажан на нижнюю часть нервого уступа корнуса i и через сквозные отверстня 10 закреплен с возможностью поворота на корпусе 1 посредством нодшипнпка 11, вставляемого одной частью полусферы в отверстия 10 стакана 9, а другой частью полусферы в канавку 4 корпуса 1. Для предупреждения . от вынадапия подшипника 11 на верхнюю часть стакана 9 насаживается предохранительная втулка 12.

Кроме того, полый цилиндрический стакан 9 имеет также два диаметрально расноложенных окна 13, в которые в первоначальный момент навннчиваиия нанравляющего раснорного конуса 6 па среднюю часть корпуса 1 в конически направленные пазы 8 вставляются плашкп 14, имеющие ответные назам 8 выступы 15, армированные твердосплавными зубцами 16. Зубцы 16 предохраняют от преждевременного износа плашки 14.

Нижняя часть корнуса 1 на наружной поверхности имеет резьбу для соедипеиня с нереводпиком 17, на который нанрессована втулка 18 со скосами 19 по торцу для создания уплотнения ири соединении нереводника 1/ с долотом 20:

Переводник 17, втулка 18 заштифтованы с нижней частью корпуса 1 штифтами 21 с целью предотвращения отвинчивания иереводника 17 при обратном ходе бурового снаряда.

Долото 20 имеет отверстие 22 для подвода сжатого воздуха от компрессора через отверстие 5 корпуса 1 устройства к забою, а корпус 1 - отверстия 23 для выдувания шлама из устройства.

Устройство работает следующим образом.

Собранное н нодготовленное к работе устройство опускают на забой. Подают к забою сжатый воздух и начинают бурение. Вместе со штангой 2 вращается корпус 1 устройства, направляющий распорный конус 6, плашки И, цилиндрический стакан 9, переводпик 17, долото 20, т. е. вращается все устройство.

Перед бурением плашки 14 занимают иоложеиие I (фиг. i) под действием собствениого веса. По мере бурения устройство онускается в скважину. Под воздействием стенок скважины нлашки 14 переместятся вверх по конически направленным пазам 8 направляющего распорного конуса 6 и займут положеиие II (фиг. 1) в окнах 13 цилиндрического стакана 9, что соответствует пробуренному диаметру скважины.

При поиадапии долота 20 на скальные или валунные породы долото 20 отскакивает от забоя. Станок начииает работать в ударном режнме нагружения. Вместе с долотом 20 неремещается вверх от забоя переводник 17, корпус 1, направляющий распорный конус 6 и цилиндрический стакан 9, а нлащки 14 в это время перемещаются по конически направлеиным пазам 8 направляющего распорного конуса 6 вниз, зани.мают промежуточное положение между I и II и, уиираясь в стенки скважины, гасят энергию отскока. Па стайках вибровращательного бурения

O нет принудительной подачи бурильиого инетрумента. После отскока долото 20 через штангу 2, корпуе 1, переводник 17 под собственным весом каретки вновь возвращаетея на забой. Плашки 14 в это время поднимаются по коничееки направленным иазам 8 направляющего распорного конуса 6 вверх вследствие оиускания направляющего распорного конуса 6 вместе с корпусом 1, т. е. сдвигаются и освобождаются от стенок

0 скважины. Потом следует опять отскок и весь цикл повторяется до тех пор, пока не будет разбурен валун.

Па мягких породах диаметр скважины становится равным диаметру долота 20.

5 Плашки 14 сиова займут положенне И

(фиг. 1) под действием стенок скважины.

Такая смена режнмов работы устройства

за время бурения повторяется много раз.

По окончанпи бурения извлекаем уетрой„ ство из скважипы следующим образо.м.

При движении устройства вверх плашки 14, взаимодействуя со стенками скважины, займут положепие I (фиг. 1) и будут препятствовать извлечению устройства из сква- жииы. В этом случае нужно повернуть щтангу 2 вместе с корпусом 1 на з/4 оборота в обратном направлении от бурения. Корпус 1 перекатывается по подщиппикам И, направляющий распориый конус 6 перемещается по наружной резьбе средней части корпуса 1 вниз, так как она лишена возможности вращаться за счет того, что плашки 14 уиираются в стенки скважины. Ход круглой трехходовой резьбы соедине5 ння наружной новерхности средней части корпуса 1 и иаправляющего распорного конуса 6 рассчитан таким образом, что за з/4 оборота штанги 2 наиравляющий распорный конус 6 переместится на столько, что

Q илащки 14 сдвинутся до размера, равного диаметру долота 20 и займут положение 111 (фиг. 2). Таким образом, плашки 14 уже не препятствуют извлечению устройства из скважины, п устройство извлекается из

- скважипы.

Формула изобретения

1. Устройство для гашения вибраций бурильного инструмента, включающее корнус, размещенный концентрично ему направляющий распорный конус и взаимодействующие с ним плашки, отличающееся тем,

что, с целью обеспечения свободного прохода устройства в скважине при его подъеме, оно снабжено установленным на подшипнике концентрнчно корпусу цилиндрическим Ьтаканом с окнами под плашки, причем направляющий раснорный конус связан с корпусом резьбой.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что направляющий распорный конус

ответные им выимеет пазы, а плашки ступы.

Источники информацн, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР N° 485211, кл. Е 21В 17/06, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР № 625017, кл. Е 21В 17/06, 1974 (прототип).

сриг.Т

Фиг г

А-А

7J

в

15