Буровой снаряд Советский патент 1982 года по МПК E21B25/04 

(5) БУРОВОЙ СНАРЯД

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при бурении геологоразведочных скважин . с отбором керна. Известен буровой снаряд для колон кового бурения геологоразведочных скважин, включающий корпус, породоразрушающий наконечник и подпружинен ную керноприемную трубу СОНедостатком конструкции является низкая механическая скорость бурения перемежающихся по твердости горных пород вследствие неэффективности их разрушения при вдавливании керноприемной трубы. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо му результату является буровой снаря содержащий корпус и размещенную в нем подпружиненную керноприемную вту ку с резцами 2j. Недостатком снаряда является эффе тивность его работы по перемежающимся породам вследствие значительной величины кольцевого забоя, что отрицательно сказывается, в первую очередь, на механической скорости бурения, Кроме того, все известные устройства не исключают радиальных вибраций бурового снаряда, возникающих вследствие того, что между стенками скважины, буровым снарядом и керном всегда имеется определенный технологический зазор, а сами буровые коронки имеют ярко выраженную разновысотность резцов. Цель изобретения - повышение эффективности работы снаряда по породам перемежающейся твердости путем автоматического регулирования обратного потока промывочной жидкости и уменьшения колебаний керноприемной втулки. Поставленная цель достигается тем, что пружина присоединена верхним концом к торцу корпуса, а другим - к наружной стенке керноприемной втулки у ее нижнего края, при этом нижний виток пружины армирован твердым сплавом. При этом навивка пружины имеет на правление, соответствующее напра&лению вращения керноприемной трубы. На фиг. 1 изображен буровой снаряд при бурении твердых пород, общий вид; на фиг. 2 - то же, при бурении мягких пород. Буровой снаряд состоит из корпуса нижний торец которого соединен с помощью пружины 2 правой навивки с ниж ним краем керноприемной втулки 3, оснащенной резцами k. Виток пружины армирован твердосплавными резцами 5. Между корпусом 1 и .керноприемной вту кой 3 размещено уплотнение 6. Устройство работает следующим образом. При бурении вращение от керноприемной трубы через корпус 1 передаетс пружиной 2 на керноприемную втулку 3 которая разрушает часть кольцевого забоя резцами k, другая часть забоя разрушается армирующими пружину 2 резцами 5. Промывочная жидкость подается на забой из межтрубного прост ранетва бурового снаряда. При бурении мягких пород кернопри емная втулка 3, поджимаемая пружиной 2, значительно опережает корпус 1 и тем самым уменьшает количество промывочной жидкости, поступающей в кер ноприемную втулку 3 из затрубного пространства через кольцевой забой, образуемый резцами k, и предохраняет керн от размывания восходящим потоком. Пружина 2 при этом имеет минимальный наружный диаметр, а угол наклона ol ее витков имеет -максимальную величину, что способствует увеличению скорости углубки снаряда. При встрече пропластков твердых пород втулка 3, сжимая пружину 2, вдвигается в корпус 1, резцы k керно приемной втулки 3 охлаждаются более интенсивно возрастающим потоком промывочной жидкости, но керн в колонко вой трубе не размывается, так как представлен более твердыми породами и площадь кольцевого зазора между керном и корпусом 1 способствует ламинарному течению жидкости. Пружина при этом стремится к положению с мак симальным диаметром и минимальным углом наклона о витков спирали. Однако стенки скважины, сложенные креп кой породой, не позволяют пружине 2 увеличиваться в диаметре, а минималь ный угол наклона витка спирали способствует переходу от разрушения peзанием (в случае мягких пород) к разрушению истиранием, что более эффективно в крепких породах. Таким образом, пружина 2, определяющая величину выхода керноприемной втулки 3 за торцы промывочных каналов, выполняет роль наклонных ребер переменного угла наклона к плоскости забоя: чем мягче порода, тем больше угол наклона, что способствует стабилизации осевой нагрузки и работы керноприемой втулки на забое и повышению механической скорости бурения. Для надежного регулирования величины потока промывочной жидкости, поступающей в полость керноприемной втулки 3, последняя выполнена без промывочных окон. В зависимости от твердости буримых горных пород величина потока в керноприемной втулке 3 может быть предварительно задана путем подбора втулок с определенным выпуском резцов ; чем выше твердость горных пород, тем меньший требуется выпуск, так как уменьшается заглубление резцов в породу, а зазор между торцом керноприемной втулки 3 и забоем определяет расход промывочной жидкости, попадающей в полость втулки 3. Жесткость пружины выбирается также в зависимости от твердости буримых горных пород: чем выше твердость, тем большую жесткость должна иметь пружина. Поэтому выпуск резцов k должен быть также обратно пропорционален жесткости пружины 2. Пружина 2, передающая осевую нагрузку и крутящий момент на керноприемную втулку 3, имеет навивку, которая по направлению совпадает с направлением вращения керноприемной втулкИ. Благодаря этому в процессе бурения пружина 2 постоянно стремится к увеличению своего диаметра до контакта со стенками скважины, образованной армирующими пружину 2 резцами 5. Это способствует стабилизации бурового снаряда, т.е. уменьшению его радиальных колебаний. Применение предложенного бурового снаряда позволит повысить механическую скорость бурения за счет уменьшения кольцевого забоя скважины и взаимодействия витков пружины со стенками скважины и увеличить выход керна благодаря автоматическому регулированию обратного потока промывочной жидкости путем изменения величины выхода керноприемной втулки и уменьшению колебаний последней.