Буровой снаряд Советский патент 1981 года по МПК E21B25/00 E21C13/12 

(54) БУРОВОЙ СНАРЯД

1

Изобретение относится к горному делу, в частности к средствам для бурения скважин большого диаметра.

Известны снаряда для бурения скв.ажин большого диаметра, содержащие многоступенчатый породоразрушающий яаконечник l.

Недостатком этих снарядов является низкая эффективность процесса значительной площади забоя и большого объема разрушаемой породы

Более производительны снаряды,, осуществляющие бурение кольцевым забоем.

Известен буровой снаряд, содержащий колонковую трубу с коронкой, а устройство для подрезания керна в виде поворачивающихся в поперечной плоскости ножей, связанных с механизмом поворота и механизмом фик-. сации 2.

Однако в известном снаряде конструкция механизма поворота и фиксаций ножей, имеющая связь с наземным приводой, требует для своего размещения также значительного кoнqтpyктивнoгo пространства, что увеличивает плсадад кольцевого забоя.

Цель изобретения - повышение эффе тивности бурения за счет уменьшения

площади кольцевого забоя и размеров коронки.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве механизм поворота ножей выполнен в виде подвиж.. ных кареток, установленных на коронке с возможностью взаимодействия с забоем.

fffiA подрезания керна после запол0нения колонковрй трубы механизм фиксации ножей может щлпоянен в виде стопоршдх пальцев и подвижного ста кана, соединенных тягами.

Для сцепления с поверхностью забоя каретки могут быть снабжены резцами . . ,

На фиг. 1 изображен предпагаегшй снаряд, продольный разрез: на фиг.2вид А фйг.1, в рабочем положении при

0 проходке скважишл: на фиг.З. - разрез Б-Б фйг.1. На нижнем торце корпуса 1 коротки находятся проходные резцы 2, от которых внутри корпуса ввер: выполнены

5 винтовые пазы а. В нижней части корпуса 1 коронки имеются окна, в которых находятся ножи 3 с резцами4. Ножи 3 имеют свободу поворота в горизонтальной плоскости на осях 5. Для 0 лучшего резания и удаления разрушенного грунта от резцов 4, на передних концах подрезных ножей 3 выполнены прорези Ь. Части корпуса 1 коронки, находящиеся под окнами, изнутри и снаружи уменьшены по толщине, образу направляющие б отжимных кареток 7 с твердосплавными резцами 8. Каретки установлены со свободой передвижения по направляющим б при помощи винтов и вставок 9. Для фиксации ножей 3 в окнах при проходке скважины служат фиксирующие пальцы 10, которые входят через отверстия корпуса 1 коронки в глухие отверстия 11 подрезных ножей 3. Коронка крепится к нижнему концу колонковой трубы 12, внутренние стенки которой снабжены лопастями 13 шнека, являющимися продолжением винтовых пазов а. Внутри верхней части колонковой трубы 12 имеется ограничительный стакан 14 со свободой перемещения в осевом направлении без проворачивания благодаря штифтам на своих стенках, входящим в продольные прорезы (не показаны на чертежах) -на стенках колонковой трубы 12. В дне ограничительного стакана 14 имеются отверстия, в которые проходят верхние концы тяг 15, нижними концами соединенных со стопорными пальцами 10. Регулировка глубины забуривания за рейс инструмента осуществляется гайкой 16. С целью предотвращения повреждения тяг 15 разрушенной породой, транспортируемой шнеком,они защищены кожухами 17. Верхним концом колонковой трубы 12 буровой снаряд соединяется с валом электробура Резцы 4 подрезных ножей 3 расположены от оси 5 поворота на расстоя НИИ, равном среднему радиусу бурово коронки, а длина ножей 3 по хорде составляет 1,2-1,3 среднего радиуса буровой коронки.

Буровой снаряд работает следующим образом.

При проходке скважины подрезные ножи 3 находятся в корпуса 1 буровой коронки и застопорены стопорными пальцами 10. Отжимные каретки 7 Находятся впереди подрезных ножей 3 и своими скошенными сторонами под действием сил сопротивления грунта резанию -резцами 4 упираются в .скошенные концы подрезных ножей 3, стремясь расклинить их от стенок корпуса 1 буровой коронки к центру скважины. Проходные резцы 2, разрушая забой, обуривают периметр скважины, оставляя в центре неразрушенный монолит грунта - керн Разрушенная порода от резцов 2 по винтовым пазам а поднимается к лопастям 13 шнека и Осыпается с последних на образующийся керн. По зааолнении колонковой трубы 12 керном и выбуренной породой до упора в j.;no ограничительного стакана 14,

последний при дальнейшем забуривании поднимается вместе с тягами 15 и стопорными пальцами 10, нижние концы которых выходят из отверстий 11, предоставляя свободу поворота ножам 3. Отжимные каретки 7 под действием сил сопротивления грунта резанию резцами 4, передвигаясь по направляющим б и воздействуя на скошенные передние концы подрезных ножей 3 расклинивают их .от стенок корпуса 1 буровой коронки и прижимают, их к керну. Этот момент сопровождается довольно резким увеличением нагрузки на забойный двигатель так как к силам сопротивления грунта резанию резцами 2 прибавились силы сопротивления грунта резанию резцами 4 подрезных ножей 3. Машинист, не выключая забойный двигатель, прекращает подачу бурового инструмента на забой, продолжая подрезание керна. Конец подрезания керна характеризуется работой забойного двигателя вхолостую. Буровой снаряд вместе с керном и выбуренной породой на нем поднимается на поверхность, отводитс в сторону и ставится на специальную подставку с двумя выступами наверху. Керн, опираясь на эти выступы, освоболодает подрезные ножи 3 от нагрузки своим весом, и рабочий специальным багром через прорези Ь в ножах 3 вводит последние в окна и отходит на безопасное расстояние. Машинист поднимает буровой снаряд. и керн вместе с выбуренной породой остается на подставке и впоследствии убирается. Рабочий стопорит подрезные ножи 3 стопорными пальцами 10 и цикл повторяется.

Таким образом, в связи с тем,-что площадь выбуриваемого кольца забоя скважины может быть уменьшена до минимума, допускаемого прочностью материала стенок корпуса буровой коронки, удельное давление на режущие элементы последней, при одной и той же нагрузке на буровой инструмент резко увеличится, что влечет за собой соответственное увеличение скорости проходки скважины. При бурении скважин большого диаметра под буронабивные сваи промышленных и гражданских сооружений и подстолбчатые опоры мостов разрушаемая площадь кольца забоя скважины может быть доведена до 1520%.

Формула изобретения

.кольцевого забоя и размеров коронки, механизм поворота ножей выполнен в виде подвижных кареток; установленных на коронке с возможностью взаимодействия с забоем.

увеличения сцепления с поверхностью забоя каретки снабжены резцси 1и.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Фи.г.1