Устройство для бурения в угольном пласте Советский патент 1982 года по МПК E21B7/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ В УГОЛЬНОМ ПЛАСТЕ

1

Изобретение относится к горному делу, а именно к устройствам, предназначенным для бурения скважин в угольных пластах, и может быть использовано на предприятиях угольной промышленности.

Известен инструмент для бурения в угольных пластах, который включает коронку и размещенные, на ней конические фрезы, армированные резцами, и утяжелитель. При бурении таким инструментом резцы разрушают породу на лежачей стенке скважины и инструмент следует вдоль контакта угля и породы почвы 1.

Недостатком этого инструмента является то, что он может эффективно работать только при прочных породах почвы, в которых возникают значительные усилия, отклоняющие инструмент в сторону угля. В слабых же породах инструмент может зарезать уступ в породах почвы и выйти из пласта.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для бурения в угольном пласте, включающее трубчатый корпус с боковыми окнами и коронкой, соосно установленную гильзу с калиброванным

отверстием и выдвижные элементы с приводом, размещенные в окнах корпуса 2.

Недостатком указанного устройства является невозможность регулирования искривления скважины по восстанию пласта. 5 В складчатых угольных пластах, где требуется регулирование искривления скважины по восстанию и по падению пласта, этот недостаток может привестн к выходу скважины в породы почвы вследствие зарезки уступа боковыми резцами инстру10мента в породах почвы пласта.

Цель изобретения - обеспечение возможности управления искривления скважины при бурении в складчатых угольных пластах.

Цель достигается тем, что привод вы15движных элементов выполнен в виде подпружиненных порщкей, которые размещены между корпусом и гильзой и имеют односторонние конические поверхности, на 2Q которых размещены выдвижные элементы, выполненные с ответными коническими поверхностями, при этом между порщнями образована полость, которая посредством радиальных каналов соединена с полостью гильзы для подачи напорного агеита.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид в разрезе; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Устройство для бурения в угольном пласте состоит из корпуса 1, на концах которого расположены переходники 2 и 3. На переходник 3 навинчена коронка 4. В корпусе 1 выполнены окна 5. Внутри корпуса 1 между переходниками 2 и 3 размещены гильза 6, полость которой ilepe3 отверстия 7 сообщается с полостью корпуса 1. В гильзе б закреплена втулка 8 с калиброванным отверстием. На гильзе 6 подвижно расположены поршни 9 и 10, в теле которых выполнена проточка, образующая коническую поверхность 11. Уплотнения 12 расположены на поршне 10 со стороны основания конуса, а на поршне 9 - со стороны вершины. Между поршнем 10 и переходником 2 установлена пружина 13, а между переходником 13 и поршнем 9 - пружина 14, причем пружина 13 располагается со стороны вершины конуса поршня 10, а пружина 14 - со стороны основания конуса поршня 9. Пружины 13 и 14 находятся в предварительно сжатом состоянии. На конических поверхностях поршней 9 и 10 с помощью шлицов 15 подвижно установлены плашки 16 и 17, приводами для которых являются подпружиненные поршни 9 и 10. Плашки 16 и 17 выполнены в виде секторов с наружной цилиндрической и внутренней конической поверхностями. Коническая поверхность снабжена фигурным пазом для шлица 15 и сопрягается с конической поверхностью поршней. Плашки 16 и 17 располагаются в окнах 5 корпуса 1. Устройство присоединяется к буровому стану 18 с помощью переходника 2.

Инструмент работает следующим образом.

Во время бурения промывочная жидкость проходит из бурового стана 18 в переходник 2, гильзу 6, переходник 3, коронку 4 и омывает забой. Во втулке 8 создается перепад давления, в связи с чем повышается давление в полости, ограниченной корпусом 1, уплотнениями 12, поршнями 9 и 10 и гильзой 6.

При относительно небольшой подаче промывочной жидкости, например 100 л/мин, положение поршней 9 и 10 и связанных с ними плашек 16 и 17 остается неизменным, так как усилие на поршни9 и 10 не превышает усилия предварительно сжатых пружин 13 и 14.

В этом положении кривизна образуемого ствола скважины зависит от геометрических параметров инструмента, т. е диаметров коронки 4, переходника 2 и поверхности, образуемой плашками 16. Дуга окружности, проведенная через кромки указанных деталей, будет направлена выпуклостью вниз, т. е. ось скважины будет направлена к кровле пласта.

Если необходимо направить ось скважины к почве пласта, то увеличивают подачу жидкости (например, до 200 л/мин). При этом увеличивается давление на втулке 8 а усилие, действующее на поршни 9 и 10, превышает силу сжатия пружин 13 и 14, и происходит смещение поршня 10 влево, а поршня 9 вправо. Одновременно происходит выдвижение плащек 17 из окон 5 и утапливание плашек 16 во внутрь корпуса 1.

В этом случае опорами инструмента, которые образуют криволинейную форму ствола скважины, будут коронка 4, поверхность плашек 17 и корпус 1 между коронкой и плашками 17. Дуга окружности, проведеннай через эти три опоры, обращается выпуклостью вверх, т. е. скважина направляется к почве пласта.

Зная изменения угла падения пласта на длине лавы по данным очистного забоя, можно, ориентируясь по глубине скважины в процессе бурения, изменять путем увеличения или уменьшения подачи жидкости направление оси скважины, приводя его в соответствие с гипсометрией пласта.

Изменение подачи жидкости в определенных пределах не влияет существенно на качество очистки забоя скважины от шлама. В принципе возможно получение промежуточных положений выдвижения плашек 16 и 17, т. е. регулирование интенсивности искривления от максимума до нуля (бурение по прямой линии).

Внедрение разработанного устройства для бурения в угольном пласте скважин, параллельных очистному забою, позволяет сократить число скважин, не добуренных до проектной глубины из-за выхода в почву или кровлю. В свою очередь это улучшит качество профилактических мероприятий, так как уменьшение числа скважин, не дошедших до проектных глубин, вызывает увеличение зоны действия на пласт при нагнетании воды, улучшает дегазацию пласта и безопасность проводимых очистных работ.

Формула изобретения

Устройство для бурения в угольном пласте, включающее трубчатый корпус с боковыми окнами и коронкой, соосно установленную гильзу с калиброванным отверстием и выдвижные элементы с приводом, размещенные в окнах корпуса, отличающееся те, что, с целью управления искрнвленнем екважины в складчатых угольных пластах, привод выдвижных элементов выполнен в виде подпружиненных поршней, которые размещены между корпусом н гильзой и имеют односторонние конические поверхности, на которых размещены выдвижные элементы, выполненные с ответными коническими поверхностями, при этом между поршнями образована полость, которая посредством радиальных каналов соедннена с полостью гильзы для подачи напорного агента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 13-го /7 .. 18 АЛ

№ 761694, кл. Е 21 В 10/00, 1977 тотип) .

фуг. f

А-А

Фг/г.2 fff j- V