Гидравлическая машина для бурения скважин Советский патент 1982 года по МПК E21B7/00 

Изобретение относится к горному делу, а именно к устройствам для бурения скважин большого диаметра.

Известна машина для бурения скважин, включающая исполнительный орган с породоразрушающими элементами, гидродвигатель, привод от гидродвигателя на исполнительный орган и устройство для подачи исполнительного органа на забой 1.

Недостатком этой машины для бурения скважин является сложность конструкции и, как следствие, bfteBbicoкая надежность.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является гидравлическая машина для бурения скважин, включающая напорную магистргшь, буровой снаряд с осевым соплом и режущими инструментами с Чсшечными лопатками, армированными твердосплавным материалом 2.

Недостатком известной гидравлической машины является наличие одноступенчатой активной турбины, что снижает ее КПД.

Кроме того, диаметр режущего диска должен быть равен диаметру буримой скважины, что снижает надежность работы этого устройства.

Цель изобретения - повышение надежности и производительности работы.

По&тавленная цель достигается тем, что гидравлическая машина снабжена водометным движителем, выполненным с бо ков1лми периферийными соплами и связанным с режущими инструментами.

Кроме того, гидравлическая машина снабжена распорными гидродомкра10тами, гидравлически связанными с напорной магистралью и гидроцилиндром подачи, шток которого выполнен со сквозным осевым каналом и жестко соединен с водометным движителем.

15

На фиг. 1 показана машина в скважине, общий вид; на фиг. 2 - вид со стороны устья скважины; на фиг. 3 конструкция режущих дисков (активных турбин); на фиг. 4 чашечная лопатка

20 с укрепленным на ней твердосплавным зубком.

Напорная магистраль 1 соединена с корпусом бурового снаряда 2, имеющим распорные гидродомкраты 3. В корпу25се бурового снаряда 2 вдоль оси скважины расположен поршень 4, шток 5 которого выполнен со сквозным осевым каналом. На выходной конец штока насажен водометный движитель 6 с периферийными соплами 7 и центральными

соплами 8, вдоль осей которых расположены чашечные лопатки 9 с твердосплавными (или алмазными) зубками 10 режущих дисков (активных турбин) 11, установленных в опорных узлах 12 на корпусе водометного движителя 6.

Периферийные сопла 7 движителя 6 расположены диаметрально противоположно друг другу, равноудалены от ос штока 5 и их выходные отверстия направлены в противоположные стороны. На фиг. 2 показан движитель с одной парой периферийных сопел, однако при необходимости их число может быть большим.

Число центральных сопел 8 двигателя б определяется числом установленных на нем режущих дисков 11.

Режущие диски 11 имеют диаметр не более половины диаметра скважины и устанавливсиотся попарно и парашлельно в одной плоскости, или веером в опорных узлах 12 на корпусе движителя 6 равноудалено от оси бурового снаряда. Породоразрушающий инструмен режущих дисков выполнен в виде съемных чашечных лопаток, на наружной поверхности которых закреплены соответствующим образом твердосплавные или алмазные зубки.

Машина работает следующим образом

От насоса высокого давления по напорной магистрали 1 рабочая жидкость подается в корпус бурового снаряда 2 (на фиг. 1 стрелками показано движение потока жидкости в буровом снаряде) . Под давлением жидкости распорными гидродомкратами 3 снаряд 2 фиксируется в скважине (или в направляющей трубе при забуривании), а поршен 4 через шток 5 подает на забой режу вие диски 11.

Одновременно высоконапорные струи жидкости истекают из периферийных сопел 7 и действием реактивных сил приводят во вращение движитель б вокруг оси скважины. Истекающие из центргшьных сопел 8 высоконапорные струи ударяют в чашечные лопатки 9 и приводят во вращение режущие диски 11, которые вращающимися во перпендикулярных плоскостях зубками 10 разрушают породу. Режущие диски непрерывно подгиотся на грудь забоя силой давления жидкости на поршень 4 до тех пор, пока скважина не будет пробурена на длину свободного хода 5, после чего .необходимо произвести перестановку снаряда в скважине; Устройство может быть снабжено ме41анизмом непрерывного перемещения по сквс1жине, тогда процесс бурения также будет непрерывным.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным имеет следующие примущества:

водометньгй движитель конструктивно проще одноступенчатой турбины известного и позволяет вра1цать режущие диски во взаимно перпендикулярны плоскостях, в то время как у известного устройства вращение в плоскости забоя осуществляется через буровой став;

в предлагаемом устройстве можно использовать непрерывную гибкую напорную магистраль, так как она не предназначена для передачи механических усилий, что способствует снижению стоимости бурения и повышению производительности;

так как режущих дисков используется не менее двух, то зто способствует увеличению КПД и производительности устройства, при этом диаметр режущих дисков снижен вдвое, что повышает их устойчивость и надежность работы;

совмещение в одной конструкции лопатки турбины и инструмента упрощает конструкцию, улучшает охлаждение режущей части, а это повышает производительность.

Формула изобретения

1.Гидравлическая машина для бурения скважин, включающая напорную магистраль, буровой снаряд с осевым соплом и режущими инструментами с чашечными лопатками, армированными твердосплавным материалом, о т л ич ающ ая с я тем/ что, с целью повышения надежности и производительности работы, гидравлическая машина снабжена водометным движителем, выполненным с боковыми периферийными соплами и связанным с режущи инструментами.

2.Машина по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что она снабжена распорными гидродомкратами, гидравлически связанными .с напорной магистралью и гидроцилиндром подачи, шток которого выполнен со сквозным осевым каналом и жестко соединен с водометным

движителем. I

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3.123.161, кл. 175-106, опублик. 1964.

2.Патент США № 2.497.144,

кл. 175-107, опублик. 1950(прототип).

-9 9

Фи.

tput-Z

Фт.З