Снаряд для бурения с гидротранспортом керна

(71) Сургутское научно-производственноеотделение Западно-Сибирского научно-исследовательского и проектного институтатехнологии глубокого разведочного бурения(54)(57) 1. СНАРЯД ДЛЯ БУРЕНИЯ СГИДРОТРАНСПОРТОМ КЕРНА, включающий корпус, размещенные на его торце,имеющем внутреннюю коническую поверхность, ребра с резцами и колонковую трубу,отличающийся тем, что, с целью повышенияэффективности бурения перемежающихся по.1 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ С ш 4 Е 21 В 10 48 25 00 твердости горных пород путем автоматического регулирования формы забоя, снаряд снабжен пружиной сжатия, установленной в корпусе, а ребра шарнирно связаны с корпусом со стороны скважиннообразующей части с возможностью взаимодействия с пружиной сжатия.2. Снаряд по п. 1, отличающийся тем, что ось поворота ребра размещена на уровне сопряжения внутренней конической поверхности корпуса с его керноприемной частью, а кернообразующая часть ребра выполнена по радиусу с центром, совпадающим с осью шарнира ребра.3. Снаряд по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что угол поворота ребра равен сумме угла наклона внутренней конической поверхности торца к ее основанию и угла между этим основанием и режущей частью ребра в крайнем положении.1204 123 1Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при бурении скважин с гидротранспортом керна на поверхность.Цель изобретения - повышение эффективности бурения перемежающихся по твердости горных пород путем автоматического регулирования формы забоя.На фиг. 1 изображена нижняя часть снаряда для бурения с гидротранспортом керна, продольный разрез; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б - Б на фиг. 2; на фиг. 4 - коронка с вырезом 1/4 и вставленным для наглядности резцом с осью и стопорным элементом, аксонометрическая проекция; на фиг, 5 - фрагмент разреза В - В на фиг. 2; на фиг. 6, 7 и 8 - профили забоев, получаемых при бурении в породах мягких, средней крепости и твердых соответственно.Снаряд для бурения с гидротранспортом керна состоит из корпуса 1 с керноприемной трубой 2, между которыми имеется пространство 3 для нисходящего потока промывочной жидкости. В полости 4 корпуса 1 размещена цилиндрическая пружина сжатия 5, взаимодействующая через кольцо 6 с размещенными в пазах 7 коронки 8 ребер 9 резцами 10. Ребра 9 выполнены в виде пластин в форме неравнобокой трапеции в плане с непараллельными основаниями под угломдруг к другу снабжены осями 11, размещенными в вырезах 12 на меньшей стороне трапеции, Противоположная сторона трапеции выполнена дуговой от линии, расположенной в плоскости оси 11 и параллельной верхнему основанию, до нижнего основания, оснащенного резцами 10, с радиусом, равным расстоянию от центра оси 11 до противоположной стороны (фиг, 5). Для удержания осей 11 применяются стопорные элементы 13, Коронка 8 имеет также пазы 14 для направления шлама в полость труб, резцы 15, размещенные вдоль пазов 14, кольцевой выступ 16 для изменения направления потока промывочной жидкости. Торец коронки выполнен коническим под углом р к плоскости, перпендикулярной оси вращения (фиг. 5).Устройство работает следующим образом.При бурении мягких пород жесткость пружины 5, размещенной в полости 4 корпуса 1, превышает прочность породы, и снаряд работает с максимально выдвинутыми под торец коронки 8 ребрами 9, формируя забой углом к центру скважины (фиг. 6).Полученная при этом масса шлама по пазам 14 и воздействием ребер 9 при вращении снаряда заносится в полость керноприемной трубы 2, где ее подхватывает вос. ходящий поток промывочной жидкости, подаваемой к забою по межтрубному пространству 3 и отражаемой кольцевым выступом 16 коронки 8. Получаемая таким об. разом форма забоя способствует лучшей центрации снаряда, а максимально выдвинутые ребра 9 - улучшению условий формирования керна путем уплотнения его основания своими дуговыми участками и более полному выносу шлама с забоя в полость керноприемной трубы 2. При этом ребра работаюткак лопасти долот режущего типа,При наличии твердых включений в массиве мягких пород или при бурении в породах средней крепости, перемежающихся по твердости, или трещиноватых ребра 9 коронки 8 стапливаются в пазы 7, сжимая пру О жину 5 и поворачиваясь вокруг осей 1 такимобразом, что верхний участок их свободного конца входит в полость 4 корпуса 1. Это предохраняет резцы 1 О от преждевременного скалывания, так как контакт их с твердым включением становится более мягким. Для 15 большей автономности каждое ребро можетбыть снабжено отдельной пружиной. Кольцо 6 способствует постоянному контакту верхнего основания ребра 9 с пружиной 5 при любом повороте ребра 9 вокруг оси 11, а стопорные элементы 13 удерживают ось 11 на месте, не мешая повороту ребра 9. При бурении пород средней крепости создается меньше шлама, чем при бурении мягких пород, и поэтому уменьшение выхода ребер 9 целесообразно как для сохранения резцов 1 О, так и с 25 точки зрения выноса шлама.Форма забоя, получаемого при бурениипород средней крепости, показана на фиг. 7.Бурение более твердых пород производится с полным углублением ребер 9 в пазы 7.При этом ребра 9 упираются участками вы резов 12 в стенку корпуса 1, образуя жесткую компоновку с коронкой 8, плоскость нижнего основания ребер 9 совпадает с поверхностью коронки 8 и резьбы 10 работают так, как резцы 15 коронки 8.Максимальный угол поворота а ребра 9 З 5 вокруг оси 11 определяется величиной выреза12, образующего упорную поверхность, и для равномерного выхода резцов 10 над конической поверхностью коронки 8 должен быть равен сумме угла конусности р торца коронки 40 8 и угламежду основаниями трапеции ребра 9.Образующийся при бурении шлам крепких пород имеет меньший объем, чем шлам мягких пород и пород средней крепости, и выносится в полость керноприемной трубы 2 по 4 пазам 14. Получаемая при бурении крепкихпород форма забоя в виде угла к внешней стороне кольца (фиг. 8) способствует более полному поступлению шлама в полость керноприемной трубы при сохранении высоких скоростей проходки.Подпружиненные ребра 9 способствуютсохранности резцов 10 при расхаживании снаряда в скважине, как это рекомендуется технологией бурения с гидротранспортом керна.Таким образом, использование предлагаемого снаряда позволяет сохранять резцы ребер и автоматически, меняя форму забоя, создавать наиболее эффективные условия для бурения с гидротранспортом керна.1231204 В-В кг Составитель С. Денисо Техред И. ВересТираж 548ВНИИПИ Государственного комитпо делам изобретений и отк113035, Москва, Ж - 35, Раушскаяфилиал ППП Патент, г. Ужгород, ул ваКорректор Е. РошПодписноеета СССРрытийнаб., д, 4/5Проектная, 4 Редактор Т. Митейк Заказ 2319/37