Колонковый бур для проходки скважин большого диаметра в скальных и вечномерзлых грунтах Советский патент 1980 года по МПК E21B10/02 E21B25/00 

Ных на внутренней стороне корпуса, и напорных тяг с шарнирно эакрепленталк клиньями для взаимодействия с фартучными керноломателями, а штоки силовых цилиндров шарнирно соединены с напорными тягами, при этом меанизм для подрезки и удержания кера размещен по полуокружности междустенками, корпуса, на другой полуокружности которого выполнено углубление для удержания сдвинутого керна, причем нижняя часть корпуса имеет наклонную поверхность, на которой размещены клинья с возможностью перемещения.

В верхней части колонковый бур №леет прикрепленную приводную трубу, охватываемую фрикционными колодками рычажной системы, взаимодейстующей с зажимньм гидроцилиндром и вумя реверсивными гидроцилиндрами ращения, укрепленными шарнирно на аме буровой установки и питаемыми из Масляного бака через насос посоянной производительности, и реверивные распределители. Рычажная сисема снабжена упорами, взаимодействуЮЩИМИ с концевыми выключателями, усановленными на раме буровой устаовки ,

На фиг.1 изображен колонковый бур, общий вид; на фиг.2 - схема гидропривода.

Колонковый бур состоит из приводного цилиндрического двухстенного корпуса 1, снабженного активными шарошечными долотами 2, соединенными посредством валов 3 и шарниров 4 с зубчатой передачей 5, встроенной в верхней части бура и приводимой во вращение от приводной штанги 6 буровой установки. Колонковый бур в своей верхней части имеет прикрепленную приводную трубу 7 и гидропривод 8. Между стенками бура на полуокружности расположены силовые гидроцилиндры 9, штоки 10 которых соединены посредством шарниров 11 и напорных тяг 12 с клиньями 13, опирающимися на наклонные поверхности 14 основания колонкового бура и вза-имодействукщими с фартучными керноломателями 15, укрепленными на шарнирах 16 во внутренней части колонкового бура. Для удержания сколотого керна во внутренней части бура наклонная полка 17 выполнена на половине окружности с некоторым углублением в корпус.

Воздушная магистраль устройства включает рессивер, соединённый патрубком с приводным валом буровой установки. .

Гидропривод (см. фиг.2) состоит из фрикционных колодок 18, охватывающих приводную трубу 7, рычажной системы 19, взаимодействующей с ажимным гвдроцилиндром 20 и двумя реверсивными гидро цилиндрам и вращения 21 и 22, укрепленными на шарнирах 23 и 24 на раме буровой установки и питаемыми из масляного бака 25 через насос 26 постоянной производительности и реверсивные распределители 27 и 28, Гидросистема снабжена - мансяиетрюм 29, предохранительньам клапаном 30, регулятором расхода масла 31, фильтром 32, гидравлическим замком 33 и гидравлическим аккумулятором 34. Для автоматического реверсирования вращения колонкового

О бура рычажная система снабжена упорами 35, взаимодействующими с коицевыми выключателями 36, установлеиньв 1И на peiMe буровой установки. . При работе колонковый бур опус5 кают в скважину с приводной трубой 7 и приводной штангой 6 буровой установки, по которой от рессивера по патрубку; поступает сжатый воздух под шароше.чные долота 2. При вращении

Q приводной штанги 6 буровой установки приводится в движение .зубчатая передача 5, которая передает крутящий момент через валы 3 и шарниры 4 шарошечньм долотам. В этот момент для приведения в реверсивное враще5 ние колонкового бура вокруг собственной оси включается насос 26 .постоянной производительности, а реверсивный распределитель 28 ставится и рабочее положение, при этом масло

0 от насоса 26 поступает в штоковую полость зажимного гидроцилиндра 20 и одновременно заряжает гидравлический аккумулятор 34. LJTOK за.жимного гидроцилиндра 20 вдвигается во внутрь

5 и прижимает через рычажную систему фрикционные колодки 18, которые охватывают приводную трубу 7 с усилием, определяемым настройкой предохранительного клапана 30. После окончания операции захвата реверсивный

0 распределитель 28 может находиться в прежней позиции или ставиться в нейтральное положение. В первом случае усилие зажима обеспечивается давлением в гидроцилиндре 20, соэдавае5 мым насосом. Во втором случае гидравлический замок 33 запирает штоковую полость зажимного гидроцилиндра 20 и не дает возможности штоку выдвинуться назад, а гидравлический

0 аккуглулятор 34 поддерживает в полости гицроцилиндра постоянное давление, необходимое для сохранения усилия захвата приводной трубы 7 и одновременно компенсирует возможные

г утечки. Затем в рабочее положение ставится реверсивньй распределитель 27, и приводятся в движение штоки гидроцилиндров вращения 21 и 22, которые поворачивают рычажную систему 19 и вместе с нею приводную трубу 7

0 и колонковый бур н заданкмй угол. При этом, если колонковый бур вращается .по часоврй стрелке, то жидкость подается в поршневую полость гидроцилиндра 21 и штоковую полость гид5 роцилиндра 22. По окончании поворота .жидкость через реверсивный распределитель 27 реверсируется, и гидроцилисздры вращения 21 и 22 поворачивают {жачажную систему 19 в исходное положение. После этого цикл повторяется.

Работа гидросистемы может проходить и в автоматическом режиме с использованием концевых выключателей 36, которые срабатывают от упоров 35, установленных на рычажной системе 19 в крайних положениях штоков, и через релейную- электрическую систему управления посылают соответствукицие сигналы к электромагнитам реверсивных распределителеа.Скорость {йлстродействия механизма определяется настройкой регулятора расхода масла 31. Давление в гидросистеме ограничивается предохранительным клапаном 30.

Во время вращения колонкового бура устройство скола находится в крайнем верхнем положении и выключено из работы.

После проходки скважины и образования керна на высоту, равную длине внутренней части бура, бурение прекращается, давление в воздушной магистрали сбрасывают до атмосферного, включают в работу силовые гидроцилшщры 9, штоки 10 которых через шарниры 11 и напорные тяги 12 передают продольную нагрузку на клинья 13, последние скользят по наклонньм плоскостям 14 основания колонкового бура, а вторыми сторонами упираются в-фартучные керноломатели 15 При перемещении клиньев 13 в нижнее КЕ)ййнее положение фартучные керноломатели 15 отклоняются от своей продольной оси и сдвиггиот керн в устройство для удержания керна на наклонную полку 17 внутри корпуса бура на противоположной стороне от фартучных керноломателей.

По окончании скола керна бур извлекают из скважины вместе с керном На поверхности буровую установку отводят от скважины и поднимают клинь 13 в верхнее крайнее положение, при этом фартучные керноломатели 15 занимают свое продольное положение, а керн выпадает из внутренней части колонкового бура. После извлечения керна колонковый бур снова опускают в скважину, и цикл бурения повторяется.

В предлагаемом буре заложен новый способ скалывания керна: сдвиг керна или поперечный сдвиг, что значительно повышает эффективность скола и удержания керна во время подъема.

Формула изобретения

Колонковый бур для проходки скважин большого диаметра в скальных и вечномерзлых грунтах, включающий приводной цилиндрический двухстенный корпус, с породоразрушающим инструментом, механизм для подрезки и удержания керна, размещенный в межтрубном пространстве корпуса, и силовые цилиндры, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности скола керна и его удержания йо время

подъема, механизм для подрезки и

удержания керна выполнен в виде фартучных керноломателей, шарнирно закрепленных на внутренней стороне корпуса, и напорных тяг с шарнирно закрепленными клиньями для взаимодействия с фартучными керноломателями, а штоки силовых цилиндров шарнирно соединены с напорными тягс1ми, при этом механизм для подрезки и удержания керна размещен на полуокружности между стенками корпуса, на другой полуокружности которого выполнено углубление для удержания сдвинутого керна, причем нижняя часть корпуса:имеет наклонную поверхность, на которой размещены клинья с возможностью перемещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 564418, кл. Е 21 С 13/12, 04.03.76,

2.Авторское свидетельство СССР

341936, кл. Е 21 С 13/12, 28.03.69 (прототип)