Устройство для ударно-вращательного бурения

(5 НОЙ НОМИТЕиям и отнРцтия ГОСУД АРСпо изовПРИ ГКНТ м ЕНИЯ ЕЛЬСТ АВТОРСКОМУ С нии доб кважин боль и подземных горазведочн ах с гидроенной пород елью изобрет геол поро выбу ы,ения является ние эн затра лучшение очис скважины,На чертеже с предлагаемое усематично изобрройство для ено ударноПИСАНИЕ ИЗО(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения (72) С.П.Мельников, В.Н.Комаров, М.М.Розин, Л.П.Андреев,В.Н.Терентьев и Ю.А,Мовчан(56) Авторское свидетельство СССР В 1002499, кл, Е 21 В 7/24, 198 1.Авторское свидетельство СССР М 1078017, кл.Е 21 В 7/24, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ(57) Изобретение относится,к бурению скважин и м.б. использовано при бурении скважин большого диаметра в твердых и мерзлых породах при сооружении фундаментов. Цель - снижение энергозатрат и улучшение очистки скважины, В цилиндрическом корпУсе (К) устройства, имеющем уплотнительные пояса, соосно ему размещена центральная труба (ЦТ) с опорным блоком. В К с зазором и на ЦТ с возможностью 1Изобретение относится к бурению скважин и может найти применение при бурении скважин большого диаметра в твердых и мерзлых породах при сооружении фундаментов, при бурении сква- жин большого диаметра,при разведке в многолетней мерзлоте россыпных месторождений различных полезных ископаемых, при бурении нефтяных и газовых скважин в крепких породах, при буреО 469145 осевого перемещения установлен ударник с механизмами поворота и удара,Нижней частью К жестко связан с наковальней, кинематически связанной сударником и жестко - с буровым долотом и одним концом ЦТ. На опорномблоке закреплен полый переходник (П)имеющий сообщенные между собой радиальные и продольные каналы, установленный над ударником соосно с ЦТи соединенный с механизмом. При этомК уплотнен относительно П, а другойконец ЦТ свободно установлен в П,Наковальня выполнена с продольнымиканалами, гидравлически связаннымичерез зазор между К и ударником сканалами П, и с центральным отверстием, которое ЦТ связано с внутренней полостью П. Вращаясь, ударникподнимается по наклонной плоскостивыступа г" наковальни и ударяет понаковальне с долотом. Вращение отударника передается долоту до момента, когда ударник окажется в нижнемположении и долото повернется на некоторый угол, производя интенсивноеразрушение породы. 1 ил. шого диаметра для вод, при бурениих скважин в твердых или пневмотранспортовращательного бурения, продольныйразрез.Устройство, опускаемое в скважинуна колонне двойных бурильных труб 1,включает в себя присоединяемые к трубам 1 полый переходник 2 с ведущейчастью 30,шлицевой механизм 4 поворота и массивный ударник 5,приспо-собленный к взаимодействию с нако Овальней 6 с помощью кулачкового механизма 7 удара, и оснащен винтовымвыступом 3 а наковальня 6 - ответным выступом ъ , Ударник имеет такжевыступы б, которые взаимодействуютс ответными выступами о на верхнейчасти наковальни 6, Шлицевой механизм4 поворота и кулачковый механизм 7удара ударника и наковальни образуютударно-поворотный механизм, Наковальня 6 жестко скреплена с долотом8 и является ведомой частью, Черезударник 5 проходит центральная труба9, жестко скрепленная с наковальнейсвоим нижним концом и свободно введенная в канал переходника 2 своимверхним концом, причем наружная поверхность центральной трубы 9 уплотнена относительно внутренней поверхности канала переходника 2. Передача 30осевой нагрузки на буровое долото 8осуществлена через колонну двойныхтруб 1, переходник 2, опорный блок10, центральную трубу 9 и наковальню б, скрепленную с буровым долотом8. В переходнике 2 выполнены продольные и сообщенные:с ними радиальные каналы 11, которые, в свою очередь, сообщены с кольцевым пространством двойной бурильной колонны 14 ОВ наковальне 6 выполнена серия продольных каналов 12. Устройство имеетцилиндрический корпус 13, скрепленный.например, резьбой 14, с наковальней6. Верхняя часть корпуса 13 уплотнена 45уплотиительным кольцом 15 относительно переходника 2. Наружная частькорпуса 13 на нижнем его конце оснащена уплотнительными поясами 16, Выходные отверстия продольных каналов12 расположены под самым нижним иэуплотняющих поясов 16.Каналы 11 и 12 сообщены между собой через зазор 17, образованный между наружной поверхностью ударника 5и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 13,Устройство работает следующим образом. В начальный момент вращения колонны двойных бурильных труб 1 начинают вращаться с постоянной скоростью связанные с трубами узлы бура, переходник 2 с ведущей частью 3, от которой через шлицевой механизм 4 поворота вращение передается на ударник 5Наковальня б и жестко связанные с ней буровое долото 8 и корпус 13 в этот момент вращаться не будут, так как удерживаются силами трения и кинематически не связаны с вращающимися узлами. Вследствие этого винтовой выступ ь ударника 5 начнет передвигаться по ответному выступунаковальни б и подниматься вверх по наклонной плоскости выступа ъ . Одновременно будет. подниматься и выступ ь ударника 5 и в момент, когда ударник поднимается на высоту выступа , выступ ь войдет на уровень верхней части наковальни 6, оснащенной ответными выступами а,. которыми она войдет в зацепление с выступами б, В этот момент выступ б сорвется с края выступа ъ и ударник 5 всей своей массой нанесет удар по наковальне 6 бура с буровым долотом 8. В течение свободного падения выступы б ударника 5 и а верхней части наковальни 6 будут находиться в зацеплении иследовательно, вращение от ударника 5 будет передаваться наковальне и вместе с ней буровому долоту 8 вплоть до того момента, когда ударник 5 окажется в нижнем положении и произойдет расцепление выступов б и а . После этого процесс будет повторяться. Таким образом, в результате вращения бурильной колонны по наковальне с долотом 8 будут наноситься периодические удары и будет прерывисто проворачиваться:перед каждым ударом на некоторый угол, производя при этом интенсивное разрушение породы. Сжатый воздух, подаваемый в межтрубное пространство бурильной колонны с поверхности, пройдет по каналам 11 в зазор 17 и далее пройдет через каналы 12 в призабойную зону скважины. Благодаря наличию на корпусе 13 одного или нескольких уплотнительных поясов 16 воздух направится к забою, где произведет охлаждение долота и очистку забоя и по отверстию в наковальне 6 и внутреннему каналу центральной трубы 9 вынесет шлам в бурильные трубы 1 и далее на5 14691 поверхность, где он может собираться известными устройствами типа шламоуловителей,5 Формула изобретенияУстройство для ударно-вращательно" го бурения, включающее цилиндрический корпус, размещенную в корпусе соосно ему центральную трубу с опорным 1 О блоком, установленный в корпусе с зазором и на центральной трубе с воэможностью осевого перемещения ударник с механизмами поворота и удара, кинематически связанную с ударником на ковальню с центральным отверстием и жестко связанное с наковальней буровое долото, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения энерго. - затрат и улучшения очистки скважины, 20 оно снабжено полым переходником,Составитель В.ЧуносоСереда ТехредМ.Ходанич ктор,С едакто ерни; одписн т "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,1 аказ 1334/36 Тираж 449НИИПИ Государственного комитета по113035, Москва, ЖПроизводственно-издательский к 45 6имеющим сообщенные между собой радиальные и продольные каналы, который закреплен на опорном блоке, установлен над ударником соосно с центральной трубой и соединен с механиз,мом поворота, а корпус нижней частью жестко связан с наковальней имеет уплотнительные пояса на наружной боковой поверхности и уплотнен относительно переходника, при этом центральная труба одним концом жестко связана с наковальней, а другим сво" бодно установлена в переходнике, причем наковальня выполнена с продольными каналами, гидравлически связанными через зазор между корпусом и ударником с каналами переходника, а через центральное отверстие наковальни и центральную трубу с внутренней полостью переходника,етениям и открытиям при ГКНТ СССРушская наб., д. 4/5