Устройство для бурения скважин Советский патент 1981 года по МПК E21B10/12 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Изобретение относится к горной промьштенности, а яиенно к устройствам, для бурения скважин большого диаметра. Известно устройство для бурения скважин, включающее корпус, диск, смонтиоованный на горизонтальном валу и оснащенный по периферии шаро ками, буровой став, соединяющий кор пус с двигателем, дополнительный привод, выполненный в виде неподвижного стержня, размещенного внутр бурового става, и жестко закрепленной с ним шестерни, кинематически связанной с валом диска 1. Недостатком данного устройства является сложность конструкции, связанная с необходимостью использования специального бурового става, включающего колонну бурильных труб с размещенным внутри нее невра щающимс я с тержнем. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для бурения скважин, содержащее армированный породоразрушающими эл ментами рабочий диск,, жестко закре ленный на горизонтальном валу, и привод с передаточными механизмами для вращения рабочего диска вокруг собственной оси и продольной оси устройства, первый из которых .выполнен в виде нескольких промежуточных валов с цилиндрической и конической шестернями, находящимися в зацеплении соответственно с центральной цилиндрической шестерней ротор а забойного двигателя и конической шестерней на горизонтальном валу, установленном в нижнем ниппеле статора 2. Однако в данном устройстве используются два привода: забойный двигатель для вращения диска вокруг своей оси совместно с горизонтальным валом и двигатель, установленный на поверхности для вращения диска вокруг оси скважины, что ведет к повышенньп 4 потерям энергии и, как следствие этого, к снижению эффективности бурения. Целью изобретения является поаыь ение эффективности разрушения забоя путем сокращения потерь подводимой к рабочему диску энергии. Цель достигается тем, что передаточный механизм для вращения диска вокруг продольной оси устройства выполнен в виде зубчатого -венца на внутренней поверхности статора ,

кинематически связанного с цилиндрическими шестернями промежуточных валов, при этом нижний ниппель установлен с возможностью вращения относительно статора.

На чертеже изображено предложенное устройство, общий вид.

Устройство содержит привод в виде забойного гидравлического двигателя, статор 1 которого заканчивается муфтой 2, а ротор 3 - переводником 4 с центральным каналом 5 для отвода отработанной жидкости к забою скважины. На переводнике 4 выполнена центральная шестерня б , а в полости муфты - зубчатый венец 7, постоянное межцентровое расстояние между которыми обеспечивается установкой подшипников 8. В зацеплении между центральной шестерней 6 и : венцом 7. находится промежуточный вал 9 с цилиндрической и конической шестернями 10 и 11. Коническая шестерня 11 находится в зацеплении с конической шестерней 12, закрепленной на горизонтальном валу 13 армированного породоразрушающими элементами рабочего диска 14. Промежуточный вал 9 через подшипники 15 смонтирован в нижнем ниппеле 16 статора 1, установленном в муфте 2, на подшипниках 17, обеспечивающих возможность вращения ниппеля 16 относительно муфты 2 статора 1. Опорами качения для горизонтального вала 13 служат подшипники 18, установленные; в ниппеле 16. Муфта 2 и ниппель 16. образуют маслозаполненную лолость, в которой размещены передаточнню мехнизмы привода для вращения рабочего диска 14 вокруг своей оси и продольной оси устройства, первый из которых образован промежуточными валами 9 с шестернями 10 и.11 и находящимися с ними в зацеплении шестернями 6 и 11 соответственно ротора 3 и горизонтального вала 13, а второй механизм - зубчатым венцом 7 и цилиндрической шестерней 10 промежуточных валов 9.

Устройство работает следующим об. разом.

Рабочая жидкость, подаваемая насосами через колонну труб на лопатк статора 1 и ротора 3, приводит во вращение переводник 4 с центральной шестерней 6, при этом шестерня 10, находясь в зацеплении с венцом 7, укрепленным неподвижно на муфте 2, совершает планетарное движение, вращаясь вокруг своей оси и оси переводника 4, совпадающей с осью скважины. При вращении вокруг своей оси шестерня 10 через вал 9 и коническу пару 11 и 12 сообщает рабочему диску 14, оснащенному породоразрушающими элементами, вращательное движение относительно оси горизонтального вала 13. При вращении вокруг оси скважины шестерня 10 через вал 9 и подшипники 15 приводит во вращение е ниппель 16, в гнездах которого на подшипниках 18 установлен горизонтальный вал с диском 14. Таким образом, относительно оси скважины вращается также диск 14, каждая

Q точка периферийной поверхности которого совершает сложное движение по забою скважины, а породоразрушающие элементы его разрушают забой. Отработанная в забойном двигателе жид- кость через канал 5 переводника 4

поступает на рабочую поверхность диска 14, очищая и охлаждая ее. Затем жидкость поступает на забой, очищая его от разрушенной породы.

Применение предложенного устройства повышает эффективность разрушения забоя скважины за счет более полного использования мощности привода и исключает необходимость вращения всего бурового става.

Формула изобретения

Устройство для бурения скважин, содержащее армированный породоразрушающими элементами рабочий диск, жестко закрепленный на горизонтальном ва;лу, и привод с передаточными механизмами для вращения рабочего диска вокруг собственной оси и продольной оси устройства, первый из которых выполнен в виде нескольких промежуточных валов с цилиндрической и коническими шестернями, находящимися в зацеплении соответственно с центральной цилиндрической

шестерней ротора забойного двигателя и конической шестерней на горизонтальном валу, установленном в нижнем ниппеле статора, отличающееся тем, что, с целью

повьииения эффективности разрушения забоя путем сокращения потерь подводимой к рабочему диску энергии, механизм для вращения диска вокруг продольной оси устройства выполнен

в виде зубчатого венца на внутренней поверхности статора, кинематически связанного с цилиндрическими шестернями промежуточных валов, при этом нижний ниппель установлен с

возможностью вращения относительно

статора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. 175 - 106, опублик. 1972 (прототип) .