Пневмоударный бур Советский патент 1982 года по МПК E21B4/14 E21D1/06 

(54) ПНЕВМОУДАРНЫЙ БУР

1

Изобретение относится к средствам для бурения скважин большого диаметра с получением керна и может быть использовано при создании технических средств, предназначенных для бурения геологоразведочных и технических скважин и шурфов на россыпных и коренных месторождениях.

Известны буры ударно-враш,ательного бурения скважин большого диаметра с получением керна, включающие корпус, керноприемную камеру, пневмоударники, долота и механизм подрезки керна 1.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической суш.ности и достигаемому эффекту является пневмоударный бур, содержащий корпус в виде двух кольцевых цилиндрических оболочек, размещенные внутри корпуса пневмоударники, включающие цилиндры и поршни, долота и керноподрезные элементы 2.

Однако данные пневмоударные буры имеют большую ширину разрущаемого забоя в связи с необходимостью размещения между керноприемной камерой и корпусом бура пневмоударников, имеющих в известных конструкциях круглое поперечное сечение. Это приводит к больщим энергозатратам на разрушение забоя, большому шламообразованию и, вследствие этого, к малым скоростям бурения и большому расходу воздуха для удаления шлама. Уменьшение диаметра пневмоударников не обеспечивает решение проблемы, так как при этом происходит более интенсивное падение их ударной мощности и, следовательно, снижение механической скорости бурения.

Цель изобретения является увеличение механической скорости бурения и снижение расхода сжатого воздуха.

Указанная цель достигается тем, что цилиндры и порщни пневмоударников выполнены в форме кольцевых секторов в поперечном сечении.

На фиг. 1 изображен пневмоударный бур,

15 общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - пневмоударник, вертикальное сечение; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3.

Пневмоударный бур состоит из корпуса

20 бура 1, выполненного в виде кольцевой цилиндрической оболочки с керноприемной камерой 2. Между керноприемной камерой 2 и наружной поверхностью корпуса бура 1 размещены пневмоударники 3, с породоразрушающими долотами, и керноподрезные элементы 5. Пневмоударники 3 состоят из поршня 6 и корпуса пневмоударника 7, выполненных в форме кольцевых секторов в поперечнЬм сечении, что позволяет при небольшой радиальной ширине поршня 6 и корпуса пневмоударника 7 получать достаточно большую плош,адь сечения поршня и соответственно высокую ударную мощность пневмоударников. В корпусе пневмоударника 7. выполнены впускное окно 8, воздухоподводящие каналы 9 и 10 и выхлопные каналы 14 и 15. Поршень разделяет корпус пневмоударника на нижнюю 16 и верхнюю 17 камеры.

Работа пневмоударника осуществляется за счет периодического поступления сжатого воздуха в нижнюю 16 и верхнюю 17 камеры. В момент, когда поршень 6 находится в крайнем нижнем положении (см. фиг. 3), сжатый воздух через впускное окно 8 и по каналам 12, 10 и 13 поступает в нижнюю камеру 16, заставляя поршень подниматься вверх, при этом в начальный момент из верхней камеры 17 происходит выхлоп воздуха через выхлопно . окно 11, а после перекрытия выхлопного окна поршнем 6 - сжатие воздуха в верхней камере до момента остановки поршня 6 в крайнем верхнем положении. При этом положении поршня сжатый воздух поступает из впускного окна 8 в верхнюю камеру 17 через каналы 12 и 9, а из нижней камеры 16 происходит выхлоп воздуха через канал 15 и выхлопное окно 14, что заставляет поршень двигаться вниз, нанося удар по долоту 4. В процессе работы бура воздух подается одновременно по всем пневмоударникам 3. Бурение осуществляется путем одновременного вращения бура и ударного воздействия долот 4 на породу. Очистка забоя скважины от шлама производится воздухом, выходящим из выхлопных окон 11 пневмоударников 3. Образующийся в процессе бурения керн з аполняет керноприемную камеру 2. По окончании рейса производится выключение пневмоударников и включение керноподрезных элементов 5, осуществляющих подрезку и захват керна.

Выполнение пневмоударников в форме кольцевого сектора в поперечном сечении позволяет значительно уменьшить ширину разрушаемого кольцевого забоя при сохранении ударной мощности пневмоударников. В реальных конструкциях пневмоударных буров, предназначенных для бурения скважин диаметром 500-800 мм, предлагаемое техническое рещение позволяет уменьшить щирину забоя без изменения ударной мощности и тем самым пропорционально повысить механическую скорость бурения и уменьшить массу разрушенной породы (шлама) для выноса которой с забоя скважины требуется 5 значительно меньшее количество сжатого воздуха. При этом представляется возможность использовать для очистки забоя скважины воздух, отработанный в пневмоударниках, без дополнительного расхода сжатого воздуха.

Формула изобретения

Пневмоударный бур, содержащий корпус 5 в виде двух кольцевых цилиндрических оболочек, размещенные внутри корпуса пневмоударники, включающие цилиндры и порщни, долота и керноподрезающие элементы, отличающийся тем, что, с целью увеличения механической скорости бурения и снижения расхода сжатого воздуха, цилиндры и поршни пневмоударников выполнены в форме кольцевых секторов в поперечном сечении.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

А

S

/

г/г. /