Устройство для бурения скважин Советский патент 1981 года по МПК E21B21/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Изобретение относится к горной про мышленности и может быть использовано для сухого обеспыливания при вибровращательном бурении скважин. Известно обеспыливающее устройство для буровых станков, включающее зонт-герметизатор устья скважины, пылеотводную магистраль, циклон-фильтр грубой очистки, фильтр тонкой очистки, пылепроводные магистрали и вентилятор-побудитель тяги в пылеулавливающей системе Г Недостатком известного устройства является установка пылеприв ЮиХ устройств у устья скбажи1Ш, осуществляе мая из-за отсутствия специальных меха низмов вручную, что требует значительных затрат труда и времени, удлиняющих цикл бурения и снижающих проязводнтельиость бурильного станка. Наиболее близким па технической сущности является вибровращател1 1г11й станок СБВ-125 конструкции ВНИИ-1 со шламопылеулавливающим устройст- вом, предназначенным для уборки шлама от устья скважины и обьспыливания воздуха в зоне работы станка, который состоит из вибровращательной бурильной каретки, упруго соединенной с подрессоренной площадкой, на которой установлёмл двигатели-вибратора и вращателя. Каретка жестко соединена с буровым ставом. Подача сжатого воз, духа осуществляется через вертлюг нагнетательного трубопровода. Шламопылеулавливающее устройство состоит из герметизатора, устанавливаемого над устьем скважины и соединенного отводным шламопроводом с бункером, расположеншлм на раме ходовой части станка. Под действием вакуума, создаваемого эжектором,,шлам, вьдуваемый из скважи1Ш, поступает по шламопроводу в бункер, где шлам и крупные частицы пыли оседают, а мелкие выносятся эжектором в атмосферу. Открытие бункера осуществляется пневмоцилиндром, а для лучшей очистки

стенок бункера от налипшего шлама к, одной из его стенок прикреплен пневмовибратор Г2}.

Недостатками известного устройства являются наличие зонта-герметизатора, на установку которого требуется время а также большой расход сжатого воздуха компрессорной установкой на эжектирование буровой мелочи, особенно крупной фракции, ка поверхность. Указанные недостатки удлиняют цикл бурения и.снижают производительность бурильного станка.

Цель изобретения - повьшение производительности устройства и увеличение эффективности шламопылеулавливания.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено дополнительным вертлюгом и внешней шнековой трубой, нижняя часть которой выполнена перфорированной, установленной на бурильной трубе с кольцевым зазором между ними, при этом кольцевой зазор сообщен со шламопылеуловителем, который расположен на подрессоренной площадке, а дополнительный вертлюг размещен в Верхней части внешней шнековой трубы.

На чертеже изображено устройство для бурения скважин.

Устройство состоит из вибровращательной каретки 1, связанной пружинами 2 с подрессоренной площадкой 3, на которой размещены двигатели вращателя 4 и вибратора 5, циклон грубой очистки 6, рукавный фильтр тонкой очистки 7 и отсасывающий вентилятор 8.- Вибровращательная каретка I колеб лется под действием шестерен-дебалансов 9 и вращает через червячное колесо 10 буровой став, состоящий из внешней шнековой трубы 11 с расширителем 2 на нижнем конце бурильной трубы 13 с бурильной коронкой 14. Нижняя- часть шнековой трубы 11 перфорирована отверстиями 15.

На верхнем конце бурильной трубы .13 установлен вертлюг 16 нагнетательного трубопровода 17, а на верхнем конце внешней шнековой трубы 1I - дополнительный вертлюг 18 отсасывающего трубопровода 19.

Для соединения элементов шламопылеулавливающего устройства между собой использована полость подрессоренной площадки 3.

Работа агрегата осуществляется следующим образом.

После установки бурильного агрегата в рабочее положение через вертлюг 16 в бурильную трубу 13, нагнетается сжатый воздух. Одновременно включают

отсасывающий вентилятор 8. Затем включают двигатели вращателя 4 и вибратора 5, вследствие чего шестерни-дебалансы 9 приводят вибровращательную каретку 1 в колебательное движение,

которое передается буровому ставу.

Вращение буровой став получает от червячного колеса 10.

Вследствие разрушения забоя бурильной коронкой 14 и расширителем 12

5 происходит образование шлама фракций. Количество мелких фракций (пыли) практически не зависит от скорости бурения, тогда как количество крупных фракций находится в прямой

Q зависимости от скорости бурения, т.е. при бурении крепких пород шлам представлен только мелкими фракциями, а крупные фракции образуются при бурении средних и мягких пород. Это требует значительного увеличения производительности компрессора продувки. Непроизводительные расходы воздуха при бурении крепких пород достигают значительных размеров. Разделение шлама в забое и раздельная транспортировка мелких и средних фракций воздухом, а крупных - шнековой трубой, позволяет резко снизить производительность компрессора.

Так как в межтрубном пространстве вентилятором 8 создается разрежение, то шлам средней и мелкой фракций засасывается через перфорированные отверстия 15 и далее подается по межтрубному пространству и через верт-люг 18 и циклон грубой очистки 6, где происходит отделение частиц средней фракции от мелкой. Частицы мелкой фракции транспортируются в рукавш й фильтр тонкой очистки 7, откуда очищенный воздух вентилятором 8 удаляется в атмосферу.

Шлам крупной фракции удаляется из забоя на поверхность шнековой трубой 1 1 .

0 Вследствие вибрации бурильного става забивание перфорированных отверстий исключается.

С целью наиболее полного улавливания отсасывающей трубой шлама средней и мелкой фракции необходимо между стенками скважины и внешней трубой бурильного става направить вниз поток внешнего воздуха. Для этого производительность отсасывающего вентилятора 8 должна быть выше производительности компрессора.

Расположение шламопылеулавливающего устройства на вибрирующей подрессоренной площадке способствует непрерывной очистке фильтров, исключает их забивание, что положительно сказывается на качестве пылеотделения,

Кроме того, размещение элементов щламопылеулавливающего устройства на подрессоренной площадке позволяет увеличить осевое усилие бурильного органа на забой за счет увеличения веса подрессоренной площадки без увеличения ее металлоемкости вьщ1е необходимой по конструктивным соображениям, что влечет за собой повьшение эффективности бурения при минимальном расходе металла.

Предлагаемая конструкция устройства для бурения скважин позволяет снизить расход сжатого воздуха, необходимого на продувку забоя скважины, примерно на 30%, сокращает время вспомогательных операций вследствие ликвидации операции по установке эонтагерметизатора и повьппает эффективность отделения пыли в фильтрах.

Формула изобретения

Устройство для бурения сКважин, включающее вибровращательную бурильную каретку, упруго соединенную с подрассоренной площадкой, б1урильную трубу, соединенную вертлюгом с нагнетательным трубопроводомj и шламопылеуловитель, содержащий циклон, фильтр тонкой очистки и вентилятор, о .т л ич а ю щ а аVC я тем, что, с целью повышения производительности устройства и увеличения эффективности шпамопылаулавливания, устройство снабжано дополнительным вертлюгом и внашнай шнековой трубой, нижняя часть которой выполнена перфорированной, установленной на бурильной трубе с кольцевым зазором между ними, при этом кольцевой зазор сообщен со шламопылауловиталем, который расположен на подрессоренной площадке,а дополнительный вертлюг размещен в верхней части

внешней шнековой трубы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Кутузов Б.Н. и др. .Пневмотранспортные и обаспыливаюпше системы буровых станков на карьерах. М., Недра, 1970, с. 198-218.

IS 17

S Ы/