Способ бурения

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) О 1) ц 4 Е 2 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ М 7итехнический и. И, Захаров,М. Якунин титут тельство СССР С 3/24, 1983,Режимы бурения н. - М.: Недра,вы,ющим обо , - время осевая на емя, в те ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свид113534, кл. Е 21Медведев И. Ф.бор буровых машис. 150. Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам буренияЦель изобретения - повышение скорости бурения.На фиг. 1 изображена диаграмма бурения вра щательно-ударным способом с приложением единичных ударов; на фиг, 2 - диаграмма того же способа с приложением двойных ударов,Сущность способа заключается в том, что в способе вращательно-ударного бурения, включающем постоянную осевую и периодически прикладываемую ударную нагрузку в процессе непрерывного вращения инструмента, к рабочему инструменту прикладывают двойной удар для заглубления рабочего инструмента в той же лунке выкола с последующим прижатием его к забою при срезе стружки,На фиг. 1 и 2 приняты следузначения: Т - текущее время; Тв течение которого отсутствуетгрузка на инструмент; Т 1 - вр(5) Изобретение относится к горной промышленности и повышает скорость бурения. При осуществлении способа бурения в процессе непрерывного вращения рабочего инструмента (РИ) прикладывают постоянную осевую и периодическую ударную нагрузки. При этом к РИ прикладывают двойную ударную нагрузку для заглубления РИ в одной и той же лунке выкола с последующим прижатием РИ к забою при срезе стружки. Первый удар, наносимый РИ, создает лунку выкола и сеть микротрещин. Второй удар, осуществляемый тем же РИ, заглубляет его на всю глубину лунки выкола и производит дополнитель. ное разрушение породы. 2 ил. чение которого долото прижимается к забою шпура с усилием подачи Р; Т - время ударного взаимодействия долота с породой при единичном (или первом) ударе Р 1; Т 3 - время ударного взаимодействия долота с породой при втором ударе (Р 2); Т 4 - время прижатия долота к забою шпу. ра силой Рп после приложения ударной нагрузки Р 2; й, - толщина срезаемой стружки под действием силы Р.; й - заглубление долота при ударе Р; й - заглубление долота при ударе Р 2.Из фиг. 1 видно, что при обычном вращательно-ударном бурении долото в течение времени Т под действием усилия подачи Р, срезает стружку толщиной й Затем к рабочему инструменту прикладывают ударную нагрузку Рь которая заглубляет долото на величину й. В связи с наличием инерционности подающего механизма осевая нагрузка в течение времени Тснижается до нуля и долото выходит из заглубления на величину Лй=й - йсоставляющую5 10 15 Формула изобретен которому ения иностоянную нагрузки, повышеу инструарную нанта в одледующим при срезе согласно ого вращ адывают п ю ударнуюс целью к рабочем войную удинструме кола с поск забою 50 продолжительадываемых дву 1 О - 15 О; от Ь. Причем, чем больше частота вращения инструмента, тем больше долото делает холостой пробег и при а=300 об/мин значение Лй=О.Пример. Долото, вращаясь с частотой а=300 об/мин, заглубляется в породу под действием ударной нагрузки Р на величину Ь=2 10 м. Усилие подачи Р,=10000 Н, масса бурильной головки т= 120 кг. Средняя скорость заглубления долота при ударе о=2,5 м/с.Определяют время ударного взаимодействия долота с породой:Тг=й/од -- 210 з/2,5 1 ОЗ=0,8 10 бс.Определяют время отсутствия осевой нагрузки на долоте: Т.= 2 В,Р = 17 =6,92 10 с.Из приведенных расчетов видно, что осевая нагрузка на три порядка отстает от ударной и в течение времени Т,=6,92.10-Р с ее нет на инструменте. За это время периферийные кромки лезвий при радиусе долота Я=21 10 м успевают пройти путь 1=2 тйпТ/60=23,1421 1 О 300 6,92 Х Х 0 з/60=4,56 10 м.Если принять ширину лунки выкола равной ее двойной глубине (Ъ=4 10 м), то лезвия долота после удара полностью выйдут за ее пределы, что отрицательно скажется на удельной подаче инструмента.Для устранения указанного недостатка предлагается после приложения первого удара (Р) и заглубления долота на величину Ь прикладывать второй удар (Рг) в той же лунке выкола для дополнительного заглубления долота на величину йг с последующим прижатием его к забою шпура статической нагрузкой Рп,На фиг. 2 показано, что в процессе вращения долото под действием силы Р, срезает стружку толщиной 6,. Затем к рабочему инструменту, в дополнение к постоянной осевой нагрузке Рприкладывают ударную Р, которая заглубляет долото на величину Ь. Вслед за первым ударом прикладывают второй удар - Рг Если первый удар, наносимый бойком, создает лунку выкола и сеть микротрещин в область, в которую долото за время Тг практически не может войти, то второй удар, осуществляемый тем же или другим бойком, заглубляет долото на всю глубину лунки выкола и производит дополнительное разрушение породы. При этом общая глубина лунки выкола составляет Ь+Йг,Если считать, что общаяность последовательно прикл х ударов двумя бойками равна 2 Т,=2 0,8 Х Х 10 =1,6 10 6 с, то за это время периферийные кромки долота успевают пройти расстояние1=2 тсЯпТг/60=23,14 21 10 г 300 1,6 Х Х 10 б/60=0,001 10;зм,т.е. долото практически не сдвинется с места.После приложения второго удара долото мгновенно прижимается к забою шпура силой Р. (например, с помощью того же бойка) и удерживается в течение времени Т 4, пока усилие подачи Р, не достигнет своего максимума. При этом толщина срезаемой стружки равна двойной глубине лунки выкола (Ь,=Й+Йг) и в процессе поворота долото не выходит из своего заглубления. Если за каждый двойной удар долото будет заглубляться в пооду крепостью =8 - 10 на величину 310 м, то для повышения скорости бурения в два раза потребуется всего лишь два двойных удара за оборот. При этом осевая нагрузка может быть в два раза снижена (срез стружки может осуществляться по замкнутому кругу, без заглубления в породу в процессе вращения), что позволит в четыре раза повысить стойкость режущего инструмента.Следовательно, при конкретном исполнении к вращающемуся долоту прикладывают постоянную осевую нагрузку и осуществляют срез стружки, С целью более интенсивного заглубления долота в породу сначала к нему прикладывают один удар, потом второй, После этого долото прижимают к забою шпура и производят срез стружки толщиной, равной двойной глубине лунки выкола. После среза стружки снова прикладывают к долоту двойной удар и цикл разрушения повторяется.При приложении к инструменту двух двойных ударов за оборот с последующим прижатием его к забою шпура скорость бурения возрастает в два раза. Способ бурения;в процессе непрерывнструмента к нему приклосевую и периодическуотличающийся тем, чтония скорости буренияменту прикЛадывают дгрузку для заглубленияной и той же лунке выприжатием инструментастружки.460226 Фиг,1 Р кН г.2 И. Муск НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям и113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Р,кН едактор Е. Паппаказ 438/31 Т Т ставитель М. Не ред И. Вересаж 449 оваКоррект Подписи и ГКНТ СС агарина, 1 О