Занурювальний буровий снаряд, Банк патентів
Використання: винахід дозволяє отримати просту та надійну конструкцію з трьох механізмів. Сутність винаходу: буровий снаряд містить блок робочих циліндрів 1, ударні поршні 2 і 3, кільцевий клапан 4, ексцентрик 5, сідло 6 і коробку 7 клапана 4. Сідло 6 і ексцентрик 5 фіксовані штифтами 8 і 9. бурові коронки 13 і 14, утримувані від випадання шпонкою 15. Ударні поршні 2 і 3 зі збільшеною та зменшеною робочою площею по питомій масі та питомій енергії удару врівноважені. Такий буровий снаряд забезпечує ефективне очищення вибою та винесення шламу до гирла свердловини. Конструкція дозволяє розробити ряд свердловин, призначених для буріння свердловин за один прохід діаметром 220 - 500 мм. Ефективне ураження всієї площі вибою досягається за рахунок збільшення діаметра щонайменше одного з робочих циліндрів з ударним поршнем, забійна частина бурової коронки яких перекриває відстань від зовнішнього контуру до осі бурового снаряда. 2 іл.
Винахід відноситься до гірських машин і може бути використане підвищення продуктивності буріння свердловин великого діаметра за один прохід різного призначення.
Відомі пристрої для буріння свердловин великого діаметра, до них відноситься пневмоударний снаряд для буріння свердловин діаметром 300. . . 350 мм за один прохід, що складається з пневмоударників П150 та двох бурових коронок долотчастого типу. Це дозволяє повністю перекрити діаметр свердловини лезами, що примикають один до одного, коронок долотчастого типу [1] .
Такий пневмоударний занурювальний буровий снаряд має низьку надійність і продуктивність буріння, так як свердловина великого діаметру калібрується тільки двома точками коронок долотків,що призводить до швидкого їх зносу та поломок. При бурінні двома коронками долотчастого типу контур свердловини виходить не круглої форми, має вигляд трикутника з овальними кутами. Це веде до додаткового опору при обертанні та заклинюванні снаряда у свердловині.
Відомий пневмоударний буровий снаряд, призначений для буріння свердловин великого діаметра за один прохід. Цей снаряд складається із семи серійних пневмоударників, шість зовнішніх і один центральний із буровими коронками, що мають круглу форму забійної частини. Ударні механізми снаряда працюють не синхронно, а кожна зовнішня бурова коронка контактує зі стінкою свердловини лише одним куточком твердосплавного леза, що різко знижує довговічність коронок. Центральна частина свердловини уражається пневмоударником, змонтованим у центрі снаряда. Цей пневмоударник за швидкістю буріння може випереджати або відставати від зовнішніх пневмоударників, що може призводити до підвищених навантажень та поломок коронки. Буровий снаряд, що складається з семи пневмоударників, складний у виготовленні, має велику масу та низьку надійність у роботі.
Відомий занурювальний буровий снаряд (прототип), який складається з центральної коронки, закріпленої в блоці циліндрів, і периферійних коронок. З боку зовнішніх бокових поверхонь головки центральної коронки виконані опорні майданчики, а з боку, що примикає до центральної коронки, на головках периферійних коронок виконані посадкові виступи. У блоці робочих циліндрів розміщено ударники. Повітророзподільний пристрій має трубку, яка встановлюється із зовнішнього боку циліндричної поверхні клапана. Надклапанна порожнина повідомляється з камерою зворотного ходу через обвідний канал, трубку та через отвір у блоці циліндрів. Бурові коронкипов'язані між собою, утворюючи суцільну вибійну частину [2] .
Недоліки цього бурового снаряда такі.
Конструкція складна у виготовленні та має низьку надійність у роботі, тому що шість бурових коронок утримуються від випадання однією шпонкою та у підвішеному стані бурового снаряда їх встановити одночасно неможливо.
При бурінні по абразивних породах, коли настає швидке зношування по зовнішньому діаметру забійної частини складових коронок, довговічність їх швидко падає, що призводить до зростання вартості буріння 1 м свердловини. Це пов'язано з тим, що зовнішні бурові коронки встановлюються лише в одному положенні та мають одну робочу опуклу сторону для обробки контуру свердловини.
Мета винаходу - спрощення конструкції при одночасному підвищенні надійності роботи.
Для досягнення цієї мети, на відміну від прототипу, щонайменше один з робочих циліндрів з ударним поршнем має збільшену робочу площу, при цьому забійна частина бурової коронки, пов'язаної з цим циліндром, збільшена по площі та охоплює відстань від зовнішнього контуру до осі бурового снаряда , а повітропідвідний канал камери зворотного ходу поршнів зміщений від центру в бік робочих циліндрів з ударними поршнями з меншою робочою площею, причому плоский клапан виконаний і встановлений на центральному напрямному пояску втулки, яка виконана у вигляді ексцентрика, вісь верхнього направляючого пояска якого збігається з віссю клапана, а нижня циліндрична поверхня сполучається з розточуванням в корпусі, причому втулка має наскрізний канал, пов'язаний з воздухоподводящим каналом камери зворотного ходу поршнів.
Для підвищення надійності синхронного запуску ударних поршнів та забезпечення їхньої стабільної синхронної роботи ударні поршні збільшеногоробочого циліндра та циліндрів з меншою робочою площею по питомій масі та питомій енергії удару врівноважені.
Таке рішення дозволяє забезпечити ураження усієї площі вибою породоруйнівними елементами бурових коронок при бурінні свердловин великого діаметра за один прохід, спростити конструкцію бурового снаряда, підвищити його надійність та продуктивність буріння. При цьому скорочується кількість робочих циліндрів та бурових коронок. За рахунок застосування трьох ударних механізмів різної потужності з боку вибою свердловини утворені додаткові вільні простори і поздовжні пази між пневмоударними механізмами зі збільшеним прохідним перерізом. Це дозволяє зменшити опір переміщенню шламу при видаленні його до гирла свердловини, покращити очищення вибою та знизити енергоємність руйнування.
На фіг. 1 зображено буровий снаряд, поздовжній розріз; на фіг. 2 - те саме, вид спереду.
Буровий снаряд складається з корпусу 1, в якому розміщені блок робочих циліндрів, ударні поршні зі збільшеною 2 і зменшеною робочою площею 3, кільцевий клапан 4, встановлений на верхньому циліндричному напрямному пояску ексцентрика 5 між сідлом 6 і коронкою 7. Сідло 6 фіксовано штифтом 8, ексцентрик 5 також штифтом 9. На нижній циліндричній поверхні 10 ексцентрика 5 розміщено сідло 6. Коробка 7 і сідло 6 підтиснуті перехідником 11 через пружний елемент 12. У передній частині корпусу 1 встановлені бурові коронки зі збільшеною головкою 13 і зменшеною 14 с . Коронки 13 та 14 утримуються від випадання шпонкою 15.
Повітропідвідний канал 16 в камері 17 зворотного ходу поршнів 2 і 3 зміщений від центру в бік робочих циліндрів з ударними поршнями 3 з меншою робочою площею. Вісь верхнього напрямного пояскаексцентрика 5 збігається з віссю клапана 4, а нижня циліндрична поверхня 10 сполучається з розточуванням в корпусі 1. Ударні поршні зі збільшеною 2 і зменшеною 3 робочою площею блоку робочих циліндрів по питомій масі та питомій енергії удару врівноважені. Для продування вибою виконаний канал 18.
Занурювальний буровий снаряд працює наступним чином. При роботі бурового снаряда стиснене повітря по ставу штанг подається до розподільчого пристрою. Клапан 4 переміщається на верхньому поясі циліндричному ексцентрика 5. При положенні клапана 4, показаного на фіг. 1, повітря для виконання зворотного ходу поршнів 2 і 3 надходить від клапанної щілини через канал в ексцентриці 5 і канал в корпусі 1, камери 17 під ударними поршнями 2 і 3. Для виконання прямого ходу повітря після перекидання клапана 4 проходить через отвір в сідлі клапана 6 камери над поршнями 2 і 3. Вихлоп повітря відбувається через вікна в стінках робочих циліндрів корпусу 1. Таким чином поршні 2 і 3 наносять удари по бурових коронках 13 і 14.
Для забезпечення повної, без утворення керна обробки вибою свердловини буровим снарядом спрощеної конструкції, що містить три робочі циліндри 1, один з робочих циліндрів з ударним поршнем 2 має збільшену робочу площу, а забійна частина бурової коронки 13 перекриває відстань від зовнішнього контуру до осі бурового снаряда. При цьому воздухоподводящий канал 16 камери 17 зворотного ходу поршнів 2 і 3 зміщений від центру в бік робочих циліндрів з ударними поршнями 3 з меншою робочою площею. Вісь верхнього направляючого пояса ексцентрика 5 збігається з віссю клапана 4, а нижня циліндрична поверхня сполучається з отвором сідла і розточування в повітропідводному каналі 16.
Для підвищення надійності синхронного запуску ударних поршнівта забезпечення їх стабільної синхронної роботи, ударні поршні 2 і 3 по питомій масі та питомій енергії удару врівноважені.
Продування забою свердловини здійснюється через повітропідвідний канал 16 по каналу 18, крім того, через центральні отвори в бурових коронках 13 і 14 за рахунок відбору повітря з камер 17 зворотного ходу поршнів 2 і 3. (56) Н. Н. Єсін, А. Д Костильов та ін. Пневматичні машини ударної дії для проходки свердловин та шпурів. Новосибірськ, Наука, 1986, с. 51.
Авторське свідоцтво СРСР N 607969, кл. Е 21 З 3/24, 1978.
формула винаходу
Занурювальний буровий спорядок, що включає розміщений в корпусі блок робочих циліндрів з повітропідвідним каналом в камери зворотного ходу ударних поршнів, загальний плоский клапан, розміщений між сідлом і коробкою, бурові коронки з опуклими робочими сторонами, що відрізняється тим, що, з метою спрощення конструкції надійності в роботі, щонайменше один з робочих циліндрів з ударним поршнем має збільшену робочу площу, при цьому забійна частина бурової коронки, пов'язаної з цим циліндром, збільшена за площею і охоплює відстань від зовнішнього контуру до осі бурового снаряда, а повітропідвідний канал в камери зворотного ходу поршнів зміщений від центру у бік робочих циліндрів з ударними поршнями з меншою робочою площею, причому плоский клапан виконаний кільцевим і встановлений на центральному напрямному пояску втулки, яка виконана у вигляді ексцентрика, вісь верхнього напрямного пояска якого збігається з віссю клапана, а нижня циліндрична поверхня сполучається з розточуванням в корпусі, причому втулка має наскрізний канал, пов'язаний з воздухоподводящим каналом камери зворотного ходу поршнів.
MM4A Дострокове припиненнядії патенту України на винахід через несплату у встановлений термін мита за підтримку патенту в силі