Устройство для бурения скважинбОльшОгО диАМЕТРА Советский патент 1981 года по МПК E21D1/06 E21B9/18 

1

Изобретение относится к ко тонковым бурам для проходки кольцевым забоем в вечномерзлых грунтах скважин больших диаметров под столбы фундаментов опор мостовых переходов.

Известно устройство для проходки скважин большого диаметра, в котором использована враш,аюш,аяся колонна труб, несущая буровой инструмент 1.

Недостатком устройства является большая энергоемкость установки.

Р1звестен колонковый снаряд, содержаш,ий цилиндрический корпус с крышкой, долота, закрепленные на корпусе, и устройство для захвата керна. Корпус подвижно соединен с крышкой и керноприемным устройством при помощи направляющего л елоба, а долота индивидуальным приводом, выполненным в виде встроенных в них электродвигателей, статоры которых скреплены с корпусом снаряда, а роторы - с венцами 2.

Недостатком этого снаряда является то, что невозможно обеспечить электробезопасность буровых работ при проходке скважин в мерзлых грунтах с межмерзлотными водами и чередующимися линзами льда.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности и износоустойчивости при проходке скважин в вечномерзлых грунтах.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено многошпиндельным редуктором, вмонтированным в крышку, а выходные концы его шпинделей связаны с шарошечными долотами посредством карданной передачи, размещенной в кольцевом пространстве между корпусом и керноприемником.

На чертеже представлена конструктивная схема предлагаемого устройства с активно вращающимися шарошечными долотами и гидромеханическим кернорвателем.

Двухступенчатый корпус 1 устройства связан с кернонриемиой трубой 2 и в верхней части крышкой 3, в которой размещен многошпиндельный редуктор 4, а в нижней- рабочим кольцом 5. Фасонное рабочее кольцо 5 и крышка 3 к кернонриемной трубе 2 привариваются, а к корпусу 1 крепятся болтами. Для удобства монтал а деталей кернорвателя и привода вращения шарошечных долот корпус 1 устройства выполнен съемным. В рабочее кольцо 5 вмонтированы иа подшипниках 6 валы 7 с жестко закрепленными резьбовыми муфтами 8 под шарошечные долота 9.

Многошпиндельный редуктор 4 является вращателем шарошечных долот 9. Принудительное вращение (вокруг собственной оси) шарошечных долот создает независимое враш,ение устройства за счет возникающего в процессе бурения реактивного момента. Многошниндельный редуктор 4 состоит из корпуса с вмонтированными в него солнечной шестерней и шести ведомых шестерен. Передача вращения от редуктора шарошечным долотам осуществляется карданными валами 10.

Кернорватель, вмонтированный в полость между корпусом и керноприемником, состоит из трех фасонных скалывающих ножей 11, шарнирно связанных с гидроцилиндрами 12. Гидроцилиндры кернователя навешиваются на кронштейны 13 керноприемной трубы 2 корпуса устройства. Боковое смещение деталей кернорвателя в момент срыва керна воспринимается направляющими, приваренными к керноприемной трубе 2 корпуса.

Крепление устройства к буровой штанге установки осушествляется через фланец 14 полого вала 15 солнечной шестерни редуктора.

Очистка скважины от бурового шлама осуществляется воздухом по схеме прямой продувки.

Устройство работает следующим образом. Перед забуриванием в грунт колонковый бур помещают в направляющий люнет буровой установки. Включают в работу систему продувки скваЛСины воздухом. Начинают бурение. Буровой шлам сжатым воздухом выносится в шламоприемник бура и частично на поверхность скважины.

При проходке скважин на глубину, равную высоте керноприемной трубы устройства, бурение прекращается. Приступают к отрыву и извлечению керна на поверхность скважины. Для отрыва керна включаются в работу гидроцилиндры фасонных скалывающих ножей 11. Штоки гидроцилиндров 12, выдвигаясь, перемещают ножи И в сторону керна. Быстрый скол грунтового керна осуществляется усилием, слагаемым из сил

сдвига и отрыва, возникающих за счет движения ножей 11 в сторону керна по фасонному рабочему кольцу 5 устройства. При необходимости процесс скола керна можно повторить, поворачивая каждый раз устройство на 90°. Для этих целей устройство снабжено гидроповоротным устройством.

После скола керна устройство извлекается на поверхность. Реверсивная работа цилиндров 12 позволяет убрать ножи И кернорвателя в исходное положение, после чего керн свободно выпадает из керноприемной камеры. Предлагаемое устройство по сравнению с

известным устройством конструктивно проще, технологично в изготовлении, надежней в эксплуатации. Активное вращение шарошечных долот многошпиндельным редуктором и быстрый скол керна ножевым гидромеханическим кернорвателем позволяет повысить производительность предлагаемого колонкового бура.

Формула изобретения

Устройство для бурения скважин большого диаметра, включающее цилиндрический корпус с крышкой, с размещенной внутри него керноприемной трубой, и шарошечные

долота, отличающееся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности устройства при проходке скважин в вечномерзлых грунтах, оно снабжено многошпиндельным редуктором, вмонтированным в крышку, а выходные концы его шпинделей связаны с шарошечными долотами посредством карданной передачи, которая размещена в кольцевой полости между корпусом и керноприемной трубой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство № 99931, кл. Е 21D 1/06, 1952.

2. Авторское свидетельство № 376551, кл. Е 21В 9/18, 1971 (прототип).