Устройство для ударно-вращательного бурения

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоаетскикСоциалистическихРеспублик нн 947377(22) Заявлено 100480 (21) 2916652/22-03 ЧМ Кл. Е 21 В 4/1 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийИзобретение относится к бурению глубоких скважин различного назначения.Известно устройство для ударноврашательного бурения скважин пневмлударными забойными буровыми машинами, в котором в качестве рабочего тела, очистного и охлаждающего агента используется газообразное вещество:воздух, газообразные водо- воздушные смеси, змульсолы и т.п. Это устройство при небольших глубинах скважин является весьма эффективным,так как при его использовании сопротивление среды перемещению в ней поршня-бойка пневмоударника в период его разгона сравнительно невелико, что позволяет обеспечить высокую энергию Формируемых ударныхимпульсов 1.Однако известно устройство характеризуется низкой эффективностью применения при бурении глубоких разведочных скважин, так как с глубиной возрастает негативное влияние гидро- статического давления столба жидко.: - ти в скважине и резко снижается мощность пневмоударника. Это связано с тем, что с увеличением глубины скважины разность давлений рабочего тела в надклапанной зоне в период разгон; поршня-бойка и в зоне выхлопа прогрессивно снижается, что в свою очередь приводит к существенному уменьшению скорости бойка и энергии единич - ного удара.Известно устройство для ударно- вращательного бурения, содержащее бурильную колонну, на конце которой установлен гидроударник с клапаном, имеющий надклапанную полость высокого давления и подклапанную полость низкого давления, и породораэрушающий инструмент. Это устройство успешно используется при бурении глубоких разведочных скважин, так как благодаря гидравлическому приводу гидро- ударные забойные машины не снижают своей мощности с глубинойЕ 1.Недостатком данного устройства является общий низкий КПД гидроударных машин, не превышающий 15, что в свою очередь обусловлено спецификой гидроударников, в которых поршень-боек в период разгона движется в вязкой среде ( промывочной жидкости) , обладающей высоким гидродинамическим сопротивлением движущемуся в ней телу. Вследствие этого в гипроударных машинах до настоящеговремени невозможно обеспечить высокие скорости движения поршня-бойкаи высокую энергию ударных импульсов,а все попытки увеличения этого параметра приводили к экономическимнеоправданным высоким затратам гидравлической мощности,Цель изобретения - повышениеэффективности бурения, за счет увеличения ударной мощности гидроударника, 10Поставленная цель достигается тем,что устройство снабжено дозирующиммеханизмом и контейнером с пенообразующим веществом, размещенным между бурильной колонной и гидроударником, при этом полость контейнерагидравлически связана с надклапанной полостью гидроударника и черездозирующий механиэ - с его подклапанной полостью,На фиг, 1 показано устройство,общий вид; на фиг. 2 - дозирующиймеханизм,Устройство включает в себя гидроударную машину прямого действий, всвою очередь включающую корпус 1, под.25пружиненный поршень-боек 2, во внутреннем канале которого установленасетка 3, подпружиненный клапан 4, цилиндр 5, в который встроен дозирующиймеханизм б, узел 7 шлицерного разъе- ЗОма с нижним переходником, Между гидроударником и бурильной колонной 8 установлен контейнер 9, заполняемыйконцентрированной добавкой пенообразующего вещества, в верхнюю часть 35контейнера заливают нейтральную жидкость 10, выполняющую роль разделительного гидравлического поршня.Полость контейнера 9 над разделительным гидравлическим поршнем 10гидравлически связан с надклапаннойполостью высокого давления гидроударника 11, а полость под поршнем 10через каналы 12 и доэирующий механизм б с подклапанной полостью низкого давления гидроударника.Дозирующий механизм б состоит изподпружиненного клапана 13 с дозатором 14 подачи добавки и стрйной насадкой 15.Устройство работает следующим образом,После спуска устройства на забойи подачи промывочной жидкости начинает работать гидроударная машина.и во,всей надклапанной зоне включая 55колону бурильных труб) начинаютпериодически возникать гидравлические удары, под действием которыхосуществляется разгон поршня-бойка2 .известным образом, а также начинает поступать из контейнера 9 по каналам 12 и дозирующий механизм б в подклапанную зону гидроудариика 11 концентрированное пенообраэующее вещество. В результате струйного впрыскивания этого вещества и интенсивного перемешивания смеси поршнем-бойком 2 в подклапанной зоне образуется пенообразное вещество - очистной агент, который заполняет призабойную зону скважины и межтрубное пространство, при этом резко снижается сопротивление перемещению поршня-бойка при его разгоне, что в сочетании с высоким давлением гидравлического удара в надклапанной зоне в момент начала рабочего хода позволяет резко повысить забойную мощность гидроударной машины.Кроме того, значительное уменьшение гидростатического давления на забой столба очистного агента позволяет повысить эффективность механического разрушения породы и увеличить скорость бурения.Кроме укаэанных выше основных факторов предлагаемое устройство поз. - . воляет снизить перепад давления на насосе и связанные с этим эксплуатационные расходы.Формула изобретенияУстройство для ударно-вращательного бурения, содержащее бурильную колонну, на конце которой установлен гидроударник с клапаном, имеющий надклапанную полость высокого давления и подклапанную полость низкого давления, и породоразрушающий инструмент, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности бурения за счет увеличения ударной мощности гидроударника, оно снабжено дозирующим механизмом и контейнером с пенообразующим веществом, размещенным между бурильной колонной и гидроударником, при этом полость контейнера гидравлически связана с надклапанной полостью гидроударника и через дозирующиймеханизм - с его подклапанной полостью.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Куликов И.В. и др. Пневмоударники для бурения геологоразведочныхскважин. М., ОНТИ ВИЭМС, 1968,вып. 41.2. Граф Л.Э, и др, Гидроударныемашины и инструменты. М "Недра",1972, с.63 ( прототип 1.