Снаряд для ударно-канатного бурения скважин Советский патент 1982 года по МПК E21B4/08 

(54) СНАРЯД ДЛЯ УДАРНО-КАНАТНОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН

1

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при проходке скважин различного назначения с помощью станков ударно-канатного бурения.

Известен снаряд для ударно-канатного бурения скважин, содержаший корпус, рабочий инструмент, подпружиненный груз и узел заклинки груза 1.

Однако снаряд имеет недостаточную ударную мощность.

Наиболее близким техническим рещением ю является снаряд для ударно-канатного бурения, состоящий из рабочего инструмента, полого корпуса, подпружиненного груза, щтанги и механизма подъема-сброса груза, имеющего подвижные упоры и ограничитель подъема груза 2.

Эффективная работа снарядов такого типа обеспечивается при сравнительно небольщих диаметрах бурения и малых размерах снарядов, характеризующихся диаметром рабочего инструмента до 200 м. При 2° больщих диаметрах бурения и значительных размерах рабочего инструмента для обеспечения эффективной работы требуется существенное увеличение Массы подпружиненного

груза. При этом значительно возрастает жесткость пружины, удерживающей подвижные упоры, которые подхватывают груз. Требуется также увеличивать жесткость этой пружины и с увеличением скорости движения щтанги, которая способствует сокращению продолжительности цикла, а следовательно, увеличению частоты ударов и повыщению эффективности работы снаряда. Однако повыщение жесткости указанной пружины ведет к увеличению ее размеров, а также к увеличению ударных нагрузок на детали механизма подъема-сброса груза, что отрицательно сказывается на работе снаряда.

Другим недостатком известного снаряда является сравнительно больщой ход щтанги, затрачиваемый на сброс груза, что ведет к уменьщению полезной высоты подъема груза и к снижению энергии его удара.

Цель изобретения - повыщение эффективности работы снаряда за счет увеличения частоты ударов и полезной высоты подъема груза.

Указанная цель достигается тем, что механизм подъема сброса груза снабжен двуплечими рычагами, одно плечо каждого иа которых имеет возможность взаимодействия с ограничителем подъема груза, а другое - с подвижными упорами, которые установлены с возможностью горизонтального перемещения.

На фиг. 1 показан, снаряд общий вид; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1.

Снаряд состоит из рабочего инструмента 1, полого герметически закрытого корпуса 2, подпружиненного груза 3, щтанги 4 и механизма подъема-сброса груза, включающего подвижные упоры 5, двуплечие рычаги 6, ограничители 7 подъема груза и зубья 8.

Корпус выполнен из трубы, нижний фланец 9 которой является наковальней, передающей энергию ударов рабочему инструменту 1. На этом фланце закреплена труба 10, являющаяся кожухом для нижнего конца щтанги 4. На верхнем фланце 11 закреплены регулируемые ограничители 7 подъема груза. Между верхним (|)ланцем 11 и грузом 3 внутри корпуса размещены пружины 12. Штанга 4 проходит через сальник 13 верхнего фланца 11, направляющую втулку 14, укрепленную на грузе 3, направляющую втулку 15, установленную в нижнем фланце 9..

На щтанге 4 жестко укреплены зубья8. Кроме того, в щтанге имеется щпоночная канавка 16, которая взaимoдeйcтвyet с пальцем 17. Палец 17, укрепленный на грузе 3, взаимодействует с прорезью на корпусе 2, и таким образом обеспечивается только вертикальное перемещение щтанги 4 и груза 3 и фиксация их относительно друг друга.

На сальнике 13 верхнего фланца укреплен стопор 18, фиксирующий нижнее положение щтанги 4. Это необходимо при транспортировании снаряда и при монтажных операциях на месте производства буровых работ.

Перед началом работ снаряд с помощью серьги 19 скрепляется с рабочим канатом 20 бурового станка.

Снаряд работает следующим образом.

В процессе бурения высокочастотное ударное воздействие на рабочий инструмент происходит при подъеме каната 20, который поднимает щтангу 4. При этом зубья 8, упираясь в подвижные упоры 5, подхватывают груз 3 и поднимают его при одновременном сжатии пружин 12.

Подъем груза происходит до момента соприкосновения горизонтальных плеч двуплечих рычагов 6 с ограничителями 7. После этого при незначительном перемещении груза 3 вверх рычаги 6 поворачиваются и более длинными плечами сдвигают упоры 5 радиально от центра, сжимая пружины 21.

В момент схода упоров 5 с зубьев 8 груз 3 начинает падать до соударения его бойка с фланцем-наковальней 9. Энергия удара

груза определяется его потенциальной энергией и энергией, накопленной в пружинах 12.

Подвижные упоры 5 под действием пружин-21 возвращаются в исходное полбжение до момента подхвата груза 3 очередной парой зубьев 8, укрепленных на движущейся вверх щтанге. Удары продолжаются до окончания движения каната 20 вверх. Затем следует движение каната вниз, щтанга 4 опускается под действием силы тяжести, при этом подвижные упоры 5 отжимаются обратными скобами зубьев 8. После этого цикл повторяется. Для получения наиболее эффективной работы снаряда возможна регулировка высоты подъема груза 3 и соотнощения плеч двуплечих рычагов 6. Высота подъема груза регулируется путем установки ограничителей 7 в различных положениях по высоте за счет смены прокладок 22.

Соотнощение длины плеч двуплечих рычагов изменяется путем поворота ограничителей 7 на 180°. При этом выступающие внизу головки, соприкасающиеся с горизонтальными плечами рычагов, смещаются в радиальном направлении, уменьщая или увеличивая рабочую длину горизонтальных плеч. Это изменяет в конечном итоге скорость перемещения подвижных упоров 5.

Скорость рабочего движения каната 20 на современных ударно-канатных станках 60 м/мин. Это означает, что при условии соотнощения длин горизонтальных и вертикальных плеч рычагов 6 как 1:2, передвижение подвижных упоров на необходимую величину, например на 5 мм, произойдет за 0,0025 с, т. е. практически мгновенно.

Таким образом, в предлагаемом снаряде время срабатывания механизма подъемасброса при расцеплении груза со щтангой очень мало, что повыщает эффективность его работы за счет существенного увеличения полезной высоты прдъема груза.

Использование изобретения позволит увеличить эффективность погружения в породу рабочего инструмента (грунтозаборного органа или обсадной трубы) при бурении скважин а следовательно, и производительность станков ударно-канатного бурения.

Формула изобретения

Снаряд для ударно-канатного бурения скважин, включающий рабочий инструмент, полый корпус, подпружиненный груз, щтангу и механизм подъема-сброса груза, имеющий подвижные упоры и ограничитель подъема груза, отличающийся тем, что, с целью повщщения эффективности работы за счет увеличения частоты ударов и полезной высоты подъема груза, механизм подъемасброса груза снабжен двуплечими рычагами, одно плечо каждого из которых имеет возможность взаимодействия с ограничителем подъема груза, а другое - с подвижными -упорами, которые установлены с возможностью горизонтального перемещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

W

Фиг.1

№ 662683, кл. Е, 21 В 5/00, 1978 (прототип).

Фиг. 2