Снаряд ударного бурения Советский патент 1982 года по МПК E21B4/16 

I

Изобретение относится к погруженым устройствам для бурения скважин ударным и ударно-вращательным способом.

Известно устройство для ударного бурения, содержащее корпус, приводной вал, связанный посредством косой шайбы и шаровой опоры с подпружиненным ведущим поршнем, соединенный штангой с подпружиненным ударником ведущий поршень II.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для ударного бурения, содержащее корпус, приводной вал, связанный посредством косой шайбы и шаровой опоры с подпружиненным ведущим поршнем, соединенный штангой с ударником и долотом ведомый поршень, полость под которым гидравлически связана с камерой ведущего поршня t2l. Это устройство относится к классу молотковых, у которых ударная масса (молоток) и породоразрушающий инструмент (долото) разобщены. Молотковые устройства широко используются в промышленности для работы на малых и средних (до 500 кгс-м) | величинах энергий ударов, но они практически непригодны для. работы на больших (свыше 100 кгс-м) энергиях ударов из-за утечек рабочей жидкости через уплотнения ведомого поршня.

Целью изобретения является увеличение энергии единичного удара.

Для достижения этой цели полость над ведомым поршнем выполнена замкнутой и связана с полостью под ведомым поршнем посредством канала, в котором установлен обратный клапан для пропуска жидкости из полости под поршнем в полость над поршнем. ,

На фиг. 1 показана конструкция снаряда ударного бурения, разрез,на фиг. 2 - разрез. А-А на фиг. 1.

Снаряд ударного бурения имеет корпус 1, внутри которого находится многоступенчатая гидравлическая турбина 2 (или электродвигатель), при-водной вал которой посредством косой

шайбы 3 с серпообразным пазом и гидростатической шаровой опоры 5 связан с ведущим поршнем 6, ведомый поршень 7 соединен штоком 8 с ударником 9 и с привернутым к нему плоским долотом 10.

В качестве силовой пружины, при помощи которой по горной породе нано,сятся удары долотом 10, используется сжатое масло, заключенное в замкнутой полости 11, расположенной над ведомым поршнем 7. Ведущий поршень 6 р гидростатической опорой 5 прижимается к косой шайбе 3 при помощи пружины 12.

Снаряд соединяется с бурильными .трубами при помощи резьбы 13 на верх нем конце переходника 1.

Необходимое для нормальной работы снаряда небольшое избыточное давление масла в полости корпуса 15 по отношению к действующему в скважине давлению промывочной жидкости создается при помощи разделительного поршня 16 и пружины 17. Крутящий момент с корпуса 1 передается на ударник 9 и. долото 10 скользящим шлицевым соединением 18. Полость 19 под ведомым поршнем 7 связана с каналом 20 на штоке 8, с камерой ведущеГ,о поршня бис полостью 11 над ведомым поршнём 7 посредством канала 21, в котором установлен обратный клапан 22,

Снаряд ударного бурения работает следующим образом.

Промывочная жидкость подается с . поверхности по буровым трубам и, приводя в движение турбину 2, пропускается через снаряд по кольцевому пространству, образованному между корпуса(ии 1 и 15. В нижней части снаряда промывочная жидкость направляется в осевой канал ударника 9, а оттуда в долото 10.

Снаряд приводится во вращение с поверхности бурильными трубами от ротора или вращателя.

Перед запуском снаряд должен быть несколько приподнят над забоем и под действием силы веса долото 10, ударник 9, шток 8 и поршень 7 занимают крайнее нижнее положение. С момента подачи в буровые трубы с поверхности промывочной жидкости приводится в движение турбина 2 и ведущий поршень 6 совершает возвратно-поступательные движения. Вниз его толкает косая шайба 3, а вверх - пружина. Число

двойных кодов соответствует числу оборотов ротора турбины. При этом ведомый поршень 7 и ударник 9 t долотом 10 остаются неподвижными, поскольку полость 19 сообщается каналом 20 с масляной полостью снаряда и под ведомым поршнем 7 не развивается необходимое для подъема ударника с долотом давление.

Для того, чтобы ударник с долотом начали двигаться и наносить удары по породе, снаряд опускают в скважину и долото подводится к забою. При продвижении снаряда к забою скважины корпуса 1 и 15 сдвигаются относительно деталей 8, 9 и 10 и канал 20 закрывается. С момента перекрытия канала 20 долото 10 вместе с другими деталями приводятся в движение 0 они поднимаются над забоем и падают на него.

Пока гидростатическая опора 5 скользит по участку поверхности косой шайбы 3 без серповидного паза,

ведущий поршень 6 совершает движение сверху вниз, а через масло, заключенное между поршнями 6 и 7 последний движется вверх. Вместе с поршнем 7 поднимаются ударник 9 и долото 10.

0 Во время этого хода снижается масло, заключенное в полости 11, и происходит зарядка силовой жидкостной пружины.

В положении, когда гидростатическая опора 5 наезжает на серповидный паз i, полость 19 сообщается с масляной полостью снаряда,.и не встречая больше противодействия со стороны полости 19, поршень 7 вместе с де талями 9 и 10, под действием силы и жидкости, сжатой в полости 11, направляется к забою и долото 10 наносит по породе удар. Затем совершается следующий подъем долота 10 с

- зарядной жидкостной пружины и выполняется новый удар по забою скважины, далее удары по горной породе повторяются .

В процессе следующих друг за другом сжатий и разрядок жидкостной пру0жины масло (утечки через неплотности) из полости 11 перетекает по щелевому зазору между стенками цилиндра и поршнем 7 в полость 19- При этом корпусы 1 и 15 несколько проседают

5 вниз.

Со смещением корпусов 1 и 15 вниз открывается входное отверстие кана- i ла 21 и из полости 19 через клапан

22 в полость 11 впрыскивается порция масла, возвращающая корпус 1 и 15 в исходное состояние.

Применение предлагаемого снаряда позволяет производить Процесс ударного разрушения горной породы при минимальных осевых и крутящих нагрузках (почти на порядок меньших, чем при вращательных способах бурения), чем предопределяется минимальный износ вооружения долота,

Формула изобретения

Снаряд ударного бурения, соде{мкащий корпус, приводной вал, связанный посредством косой шайбы и шаровой опоры с подпружиненным ведущим поршнем, соединенный штангой с

ударником и долотом ведомый поршень, полость под которым гидравлически связана с камерой ведущего поршня, отличающийся тем, что, с целью увеличения энергии единичного удара, полость над ведомым поршнем выполнена замкнутой и связана с полостью под ведомым поршнем посредством канала, в котором установлен рбратный клапан для пропуска жидкости из полости под поршнем в полость над поршнем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР f 37338, кл. Е 21 В 5/00, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР fP ,кл. Е 21 В 5/00, 1970 (прототип).