Устройство для бурения скважин Советский патент 1982 года по МПК E21B4/14 

Изобретение относится к горному делу, а более конкретно - к устройству комбинированного бурового инструмента, предназначенному для эффективного бурения промышленных скважин в широком диапазо,не горно-геологических условий по породам с коэффициентом крепости 1-12 по шкале проф. м. М. Протодьяконова.

Известен погружной пневмоударник с шарошечным долотом, которое испытывает дополнительную динамическую нагрузку, создаваемую пневмоударником С1.

/ Однако применение комбинированного инструмента для бурения в более широком диапазоне крепостей, например, с 1-12, нецелесообразно, в силу того, что шарошечные долота теряют в мягких породах стойкость (загшамовывается внутреннее пространство шарошек я подшипник выходит из строя), а. пневмоу;царник теряет свою работоспособность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для бурения скважин, включающее долото, пневмоударник с распределительной трубкой и буровой став t2.

Недостатком устройства является го, что конструкция необеспечивает блокировку пневмоударника в свободном состоянии, т.е. ударный механизм продолжает работать и в том случае, когда долото вышло из контакта с буримой породой. Таким образом энергия удара в свободном состо10янии пневмоударника расходуется на разрушение долота. Такой же эффект можно ожидать и при бурении мягких и сильно трещиноватых горных пород. Следовательно, использование этого устройства с f 1-12 не представля15ется возможным.

Цель изобретения - повшчение эффективности бурения перемежающихся по крепости пород.

Поставленная цель достигается тем,

20 что на торце распределительной трубки пневмоударника выполнено отверстие, а устройство снабжено механизмом управления, расположенным между пневмоударником и буровым ставом

25 и содержащим стакан, регулирукхдую и стопорную гайки,, распределительный дроссель и корпус с размещенным в нем упругим элементом, который оперт с одной стороны на стакан, а

30 с другой на регулирующую и стопорную

гайки, при этом распределительный дросель состоит из клапана, связаннго с регулирующей гайкой посредством DJTOKa, помещенного в распределтельную трубку пневмоударника.

Упругий элемент имеет форму ци,линдра, по образующей которого выпоиены поперечные встречные пазы.

Такая конструкция упругого элемета обосновывается необходимостью обеспечения достаточно большого измнения линейного размера пружины при большой статической нагрузке и малы габаритах, а также надежной работоспособности вусловиях динамических нагрузок. Другие известные упругие элементы (витые, тарельчатые и др.) не отвечают указанным требованиям. На фиг. 1 изображено устройство для бурения, общий вид; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.; на фиг. 3 разрез Б-В на фиг. 1; на фиг. 4 упругий элемент; на фиг. 5 - вид В на фиг. 4. .

Устройство имеет долото 1 и погружной пневмоударник 2 с беззолотниковой системой распределения сжатого воздуха. Между пневмоударныгл механизмом 2 и буровым ставом 3 расположен механизм управления, содержащий корпус 4, упругий элемент 5, опираю1г1Ийся с одной стороны на стакан б, а с другой на регулирующую 7 и стопорную 8 гайки. Регулирующая гайка 7 связана через шток 9 с клапаном 10, который перемещается в сквозном отверстии 11 распределительной трубки 12 пневмоударника 2.

Распределительный дроссель состоит из клапана 10, связанного с регулирующей гайкой 7 посредством штока 9, помещенного в распределительную трубку 12 пневмоударника 2. Кроме того, устройство имеет верхнюю 13 и нижнюю 14 камеры давления и хвое-, товик 15 для присоединения устройства к буровому ставу 3. Упругий элемент 5 имеет форму цилиндра, по образующей которого выполнены пазы 16.

Устройства работает следующим образом.

В свободном состоянии устройства сжатый воздух от станка через буровой став 3, хвостовик.15.no внутренним каналам деталей 7, 8 и 5 подается в распределительную трубку 12 пневмоударника 2. Через регулирующий дроссель и отверстия в долоте воздух свободно выходит на забой, а в рабочем положении сжатый воздух перераспределяется дросселем.

При бурении горных пород с f 1-12 осевое усилие от станка передается через став 3, хвостовик 15 и гайки 7 и 8 на упругий элемент 5. Величина усилия реакции порода на долото 1, которая пропорциональна

пределу прочности на сжатие, передается через долото и корпус пневмоударника 2 на корпус 4 механизма управления, стакан 6 и упругий элемент 5. В зависимости от величины осевого усилия и реакции породы элемент 5 изменяет свою длину в сторону ее уменьшения. Это приводит к пере-мещению регулирующей 7 и стопорной 8 гаек и связанного с ними штока 9. Противоположный конец штока 9, выполненный в виде клапана 10, при перемещении перекрывает отверстие 11распределительной трубки 12. Этим достигается изменение давлений в верхней 13 и нижней 14 камерах пневмоударника 2, что, в свою очередь, влияет на изменение частоты ударов. Форма клапана 10 выполнена таким образом, что обеспечивается зависимост между величиной перемещения и частотой ударов. При этом погружной пневмоударный механизм 2 изменяет частоту ударов по долоту 1 в зависимости от предела прочности буримой породы,т.е. проводимая от пневмоударника 2 энергия для разрушения горной породы увеличивается при бурении крепких пород и уменьшается при выходе на мягкие породы. Полностью перекрытое клапаном 10 отверстие 11 заставляет пневмоударник 2 работать на полную мощность. Величина перемещения клапана 10 в отверстие 11 до полного перекрытия регулируется с помощью гайки 7, что соответствует определенной величине осевого усилия. Постоянство включения пневмоударника 2 на полную мощность при определенном осевом усилии обеспечивает- стопорная гайка 8.

За основу погружного пневмоударного механизма берется промышленная модель пневмоударника П-125. Долото выполнено цельной конструкцией, породоразрушающее лезвие армировано твердосплавными пластинами ВК-8 и. рассчитано на работу с большими ударными и статическими нагрузками.

Предлагаемое устройство может бурить перемежающиеся по крепости горные породы с автоматическим переходом на разные режимы работы в зависимости от условий бурения.

Формула изобретения

1. Устройство для бурения скважин включающее долото,, пневмоударник с распределительной трубкой и буровой став, о т л и ч--а ю щ е е с я. тем,, что, с целью повышения эффективности бурения перемежающихся по крепости пород, на торце распределительной трубки пневмоударника выполнено отверстие, а устройство снабжено механ

низмом управления, расположенным между пневмоударником и буровы11 ставом и содержащим стакан, регулирующую и стопорную гайки, распределительный дроссель и корпус с размещенньом в нем упругим элементом, который оперт с одной стороны на стакан, а с другой на регулирующую и стопорную гайки, при этом распределительный шроссель состоит из клапана, связанного с регулирующей гайкой посредством штока, помещенного в распределительную трубку пневмоударника.

2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что упругий

элемент имеет форму цилиндра, по образующей которого выполнены поперечные встречные пазы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Евполов В. А. Исследование пневмоударного механизма для бурения взрывных скважин шарошечными долотами на открытых разработках. Автореф. дис., 1974, ИГД им. А. А. Скочинского.

2. Авторское свидетельство СССР № 193394, кл. Е 21 В 5/00, 1965.

15

Фиг.1

Й-Д

5-6

.

В