Ударное устройство для бурения скважин Советский патент 1982 года по МПК E21B4/06 

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для интенсификации бурения крепких и средней крепости пород установками вращательного бурения при проходке гидрогеологических и разведочных скважин. Известно ударное устройство, содержащее породоразрущающий инструмент, колонну бурильных труб, переводник с кольцевой наковальней и подпружиненный кольцевой груз 1. Недостатком устройства является то, что эффективное разрущение забоя при его работе обеспечивается только в резонансном режиме, когда собственная частота колебаний кольцевого груза совпадает с частотой вынужденных колебаний устройства, обусловленных взаимодействием породоразрушающего инструмента с забоем. При этом частота вынужденных колебаний зависит не только от характеристик шарошек и скорости их вращения (постоянные параметры) но и от состояния забоя, которое в процессе бурения непрерывно изменяется, что затрудняет настройку устройства на резонансный режим работы. Известно ударное устройство для бурения скважин, содержащее инструмент, колонну бурильных труб, кольцевую наковальню с выступами, кольцевой груз с зубчатыми выступами, упорный подщипник с пружиной, размещенные между верхним торцом кольцевого груза и колонной бурильных труб 2. Недостатком известного устройства является то, что частота ударов обусловлена только частотой вращения инструмента. Цель изобретения - повышение эффективности бурения за счет увеличения частоты ударов. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено винтообразными ребрами, установленными на наружной поверхности кольцевого груза, а колонна бурильных труб жестко связана с инструментом. На фиг. 1 изображено ударное устройство для бурения скважин, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Устройство включает породоразрушающий инструмент 1, колонну бурильных труб 2, переводник 3 с кольцевой наковальней 4 и кольцевой груз 5 с пружиной 6. Наковальня 4 и нижний торец кольцевого груза 5 имеют взаимодействующие зубчатые выступы 7. На наружной поверхности кольцевого груза 5 закреплены винтообразные ребра 8. Пружина 6 с упорным подшипником 9 размещены между верхним торцом кольцевого груза 5 и колонной бурильных труб 2, которая жестко связана с инструментом 1. Ударный подщипник 9 обеспечивает вращение переводника 3 относительно пружины 6 и кольцевого груза 5 с минимальным трением. В нижней части переводника 3 имеются радиальные отверстия 10 малого диаметра для прохода некоторого количества промывочной жидкости из внутреннего канала 11 переводника 3 в зазор 12 между ним и кольцевым грузом 5. Устройство работает следующим образом, В процессе бурения скважины колонна бурильных труб 2 через переводник 3 передает вращение от ротора буровой установки породоразрушающему инструменту, который воздействует на забой. Поток промывочной жидкости на своем пути вверх в кольцевом скважинном пространстве взаимодействует с винтообразными ребрами 8 и создает момент силы на кольцевом грузе 5, направленный в сторону, противоположную вращению колонны, бурильных труб 2. При этом зубчатые выступы 7 кольцевого груза 5, скользя по наклонным поверхностям, приподнимают на определенную высоту груз 5 над наковальней 4 и сжимают пружину 6. Затем под действием силы тяжести и энергии, накопленной в пружине 6, кольцевой груз 5 падает в исходное положение и ударяет по наковальне 4. Исключение возможности , накопления частиц разбуренной породы на наковальне 4, зубчатых выступах 7 в кольцевом зазоре 12 и в витках пружины 6 обеспечивается потоком промывочной жидкости, поступающей в кольцевой зазор 12 из центральногоканала 11 переводника 3 через систему отверстий 10. Винтообразные ребра увеличивают частоту ударов кольцевого груза и вызывают значительную турбулизацию потока щлама при его движении вверх и существенно снижают вероятность образования щламовых пробок в стволе скважины. Формула изобретения Ударное устройство для бурения скважин, содержащее инструмент, колонну бурильных труб, кольцевую наковальню с выступами, кольцевой груз с зубчатыми выступами, упорный подщипник с пружиной, размещенные между верхним торцом кольцевого груза и колонной бурильных труб, отличающееся тем, что, с целью повыщения эффективности бурения за счет увеличения частоты ударов, устройство снабжено винтообразными ребрами, установленными на наружной поверхности кольцевого груза, а колонна бурильных труб жестко связана с инструментом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 459574, кл. Е 21 В 4/06, 1960. 2.Авторское свидетельство СССР № 390260, кл. Е 21 С 3/34, 1970 (прототип) .

А-А

Фиг. 2.

: //Л:7/,:$ Фиг.