Устройство для вибровращательного бурения скважин Советский патент 1982 года по МПК E21B7/24 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРОВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Изобретение относится к горному делу а именно к устройствам для вибровращательного бурения . Известно устройство для виброщзащательного бурения, включающее каретку, подрессоренную площадку, связанную с кареткой посредством гфужин, и бзфовукЬ штангу flj. Недостатком этого устройства является затрудненность выноса шлама из скважины. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату if федложе1шому техническому решению является устройство для вибровращательного (5у- рения скважин, включающее каретку, раз мещенную внутри замкнутой подрессоренной площадки и связанную с ней посреог ством пружин, установленных на направляющих, шнековд ю трубу и бурильную трубу, жестко связанную со шпинделем 2J. Недостатком этого устройства являе1 у ся снижение скорости выдачи шлама по шнеку из-за наложения вибрации. Цель изобретения - повышение скорости выдачи шлама из скважины. Поставленная цель достигается тем, что ус1ройство для вибровращательного бурения скважин, включающее каретку, размещенную внутри замкнутой подрессоренной площадки и связанную «с нейпосредством пружин, установленных на направляющих, шнековую трубу и бурильную трубу, жестко связанную со шпинделем, снабжено овумя обгонными муфгами. Одна обгонная муфтаразмещена между бурильной и шнековой трубой, которая, в свою очередь, связана с посфессоренной площадкой посредством обгонной муфты встречного по отношению к первой муфте действия. На обоЙме второй обгонной муфты выполи жы , размеще1Ь ные в пазах, которые выполнены в подрессоренной площадке. Эти пазы имеют в развертке форму, состояхцую из трех соп- ряженных отрезков, срешшй из которых является частью полупараболы, а крайние - отрезками щэямых линий, верхняя из кото391рых вертикальная, а нижняя имеет угол нвкцака, соответствующий углу наклона параболы в точке сопряжения с ней. На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, виц сбоку; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - конфигурация пазов в подрессоренной плошацке {без муфт), вид сбоку j а фиг. 4 - развертка паза, выполненного в корпусе подрессоренной площадки. Устройство состоит из подрессоренной площаоки 1, выполненной в виде замкнутой рамы, внутри которой жестко закреплены шпильки 2, с/ужащие направл5пощими для -вибровращательной каретки 3,свягаанной с подрессфенной площадкой 1 посред сгвом фужин 4. Каретка 3 снабжена шпинделем 5, жестко соединенным с внут ренней обоймой 6 первой обгонной муфты, которая жестко закреплена на бурильной трубе 7 и посредством роликов 8 связана с наружной обоймой 9. Наружная обойма 9 первой обгонной муфты также жестко закреплена на шнековой трубе 1О и связана с внутренней обоймой 11 вто- рой обгонной муфты, состоящей также из роликов 12 и наружной обоймы 13. Наружная обойма 13 второй обгонной муфты в свою очередь, связана с подрессфенной площадкой 1 посредством выступов 14, выполненных на обойме 13 и входящих в криволинейные пазы 15 в теле подрессорениой площадки. Устройство работает следующим образомКаретка 3 совершает возвратно-поступательные осевые колебания, скользя по шпилькам 2. Амплитуда ютлебаний каретки ограничена пружинами 4, размещенным между карет Ой 3 и подрессоренной площаокой 1. Шпиндель 5, обойма 6 и бурильная труба 7 тоже совершают прк этом колебательные движения, одновременно вращаясь в направлении, указанном на фиг. 1 и 2 стрелкой. Вращение внутренней обоймы 6 через ролики 8 передается внешней обойме 9, жестко связанной с щнековой трубой 10. Если шнековая труба 10 при подъеме шлама вследствие трегния его о стенки скважины замедляет свое вращение, то ролики 8, увхккаемыеею в направлении, противоположном враще нию трубы 7, заклиниваются между выемками внутренней обоймы 6 и наружной обоймы 9 и тем самым заставляют ускорять ращение шнековой трубы 10. Вторая обгонная муфта действует встречно первой муфте, поэтому ее наружная обой34ма 13 не препятствует вращению шнековой трубы 10 в прямом направлении, Осевые колебания трубы 6 и 10 совершаются синхронно. Вместе с ними колеб- лется также наружная обойма 13. Благодаря наличию выступов 14, размещенных в пааах 15, обойма 13 помимо осевых колеб ВНИИ совершает также возвратно поворотные движения, причем при цвижении по пазу вверх она поворачивается против направления вращения шпинделя 5, а при движении вниз - наоборот, в направлении движения шпинделя. Пазы 15 имеют рабочий участок П, по которому перемещаются выступы 14 при расчетной амплиту- це колебаний каретки 3, и два вспомогательных участка I и Ш (см. фиг. 4), служащие для предохранения выступов 14 от поломки в режимах, когда амплитуда колебаний каретки 3 больше расчетной. Участок Д паза 15 представляет собой отрезок параболы, поэтому обойма 13, опускаясь по нему, движется по окружности с постоянным ускорением. Скоройть ее вращения равномерно еличивается и уже в середине участка Д становится равной сксрости вращения шнековой трубы 10. При дальнейшем опускании обой ма 13 обгоняет шнековую трубу и через ролики 12 и внутреннюЛ) обойму 11 увлакает ее за собой. При движении .вверх обойма 13 поворачивается в направлении, противоположном направлению вращения шпинделя, при этом скорость движения .обоймы уменьшается, скорость вращения шнековой трубы тоже уменьшается, но благодаря наличию первой обгонной муфты не может стать меньше скорости вращения шпинделя. Таким образом, устройство позволяет обеспечить при выбровращагельном бурении в течение одного периода колебаний неравномерное вращение шнековой трубы, а именно: при подьеме щнека скорость вращения его ниже, чем при опускании, что ведет К увеличению скорости движения шлама по шнеку. Формула изобретения 1. Устройство для вибровращательного бурения скважин, включающее каретку, размещенную внутри замкнутой подрессоренной площадки и связанную с ней посредством гфужин, установленных на направляющих, итековую трубу и бурильнзпо трубу, жестко связанную со щпинделем, отличающее ся тем, что, с це- лью повышения скоросги выдачу шлама из скважины, оно снабжено шаумй обгонными муфгами, при этом бурильная труба посредством обгонной муфгы связана со шнековой трубой, а шнековая труба - с подрессоренной плсщаокой посредством второй обгонной муфты встречного по от ношению к первой действия, при этом на обойме второй обгонной муфты выпо1шены выступы, размещенные в пазах, которые выполнены в подрессоренной площадке. 2. Устройство по п, I, о т л и ч а - ющеесятем, что пазы в подрессорен ной площадке имеют в развертке форму, состоящую из трех сопряженных отрезков, средний из которых является частью подупараболы, а крайние - отрезками прямых линий, верхняя из которых вертикальная, а нижняя имеет угол наклона, соответствукяций углу наклона параболы в точке сопряжения с ней. Источники информации, принятые во внимание при експертизе 1,Авторское свидетельство СССР N 397641, кл. Е 21 С 5/00, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР,по заявке № 2752562, кл. Е 21 С 7/00, 1979 (прототип).