Ковшовый бур

(19) (11) ЗС)БРЕ Н АВ 1 й ИНль- СоГОСУДЛРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРМ 883319, кл. Е 21 В 25/00, 1980,Авторское свидетельство СССРЬ 1411422, кл, Е 21 В 7/24, 1986.(54) КОВШОВЪЙ БУР Изобретение относится к горному делу,в частности к устройствам для бурения скважин большого диаметра в прочных и мерзлых грунтах в сложных горно-геологическихусловиях,Известны устройства кольцевого типадля образования скважин с одновременнымотбором кернов, в которых разрушение породы производится путем создания кольцевой прорези, а образовавшиеся в середине .керны подрезаются и удеркиваются в кор-пусе бура с помощью специальных устройств.Однако указанное устройство не .возможно применять при бурении слэбосвязных пород, так как керн в процессе буренияразрушается и не удерживается внутри буНаиболее близким к предлагаемому явяется устройство для образования скваин, включающее штангу, корпус с рорезающим инструментом и со шнековой(57) Использование: бурение скважин большого диаметра. Сущность изобретения: бур содержит обсадный цилиндр с кулачками, кольцевой бур со шнековой спиралью на наружной поверхности, спиральный бур и приводной вал. Кольцевым буром прорезают в породе щель, а обсадный цилиндр опускается вслед за ним, фиксируясь от проворота посредством кулачков. Разрушенную породу из кольцевого бура на поверхности выталкивают вращением и осевой подачей спирального бура, 2 ил. спиралью на наружной поверхности, а так же механизм управленияры 1 чагамй с йбдрезающими ножами для подрезки образовавшегося внутри кольцевого бура керна буримой монолитной породы..Недостатком указанной конструкции кольцевого бура является то, что он может быть использован толькопри разработкепород с однородной структурой или с достаточной толщиной слоев, при слоистых породах; в которых невозможно образование керна и удержание его внутри корпуса в процессе извлечения" изскважины, При бурении пород со сложной горно-геологической структурой - мелкослоистых и галечных, применение таких буров не эффективно, вследствие того, что образование кернов не происходит, так как при разрушении периферийной части забоя кольцевым режущим инструментом так же происходит разрушение породы и всредней части вследствие распространения трещини потери связи между отдельными ее кусками. Для удаления из скважин разрыхленной массы в этих случаях приходится применять шнековые буры сплошного разрушения, которь 1 е так же мало эффективны из-зэ обрушения стенок скважин.Цель изобретения - повышение эффективности бурения в породах со сложной геологической структурой и улучшение 10 транспортирующей способности бура при работе на несвязных галечныхимелкокусковых грунтах и породах,Указэнйая цель достигается тем, что этом обсадной цилиндр снабжен фиксаторами" и соединен С прйводным валом с возможностью " вращения, осевогоперемещения, или осевого стопорения, а 20 кольцевои и спиральный буры установлены с возможностью поочередного включения вработу.На фиг,1 пОказан ковшовый бур, про 25 дольный разрез; на фиг,2 - разрез А - А на фиг,1. Ковшовый бур включает кольцевой бур 1 со шнековой спиралью 2 на наружной поверхности и приводной вал 3, соединенный 30 с кольцевым буром с возможностью вращения и осевого перемещения. При этом устройство снабжено спиральным буром 4,размещенным в кольцевом буре и прикрепленным к приводному валу, обсадными цилиндром 5; в котором размещен кольцевой 35бур, и фиксаторами 6 приводного вала относительно кольцевого бура и кольцевого бура относительно обсадного цилиндра 7, представляющего собой стальной стержень, за 40 крепленный шарнирно с возможностью поворота вокруг оси на металлоконструкции, связанной с верхней частью обсадного цилиндра так, что в йижнем положении фиксатор взаимодействует с ребром кольцево 45 го бура, препятствуя его поворачиванию поотношению к обсадйому цилиндру, Обсадной цилиндр соединен с приводным валом с возможностью вращения и фиксирования кулачками 8, размещенными на наружной 50 поверхности обсадного цилиндра с возможностью йоворотэ в горизонтальной плоскости,Ковшовый бур работает следующим образом,Перед началом бурения, спиральный бур 4 фиксируют в верхней части кольцевого бура 1 с приводным валом 3 с помощью фиксаторов 6. Фиксатор 7 при этОм отводится в верхнее нейтральное положение, Сооб 55 щением приводному валу 3 вращения и напорного усилия включают в работу кольвнутри обсадного цилиндра расположен кольцевой бур, внутри кольцевого бура ко аксиально расположен спиральный бур, при цевой бур, прорезающий в породе кольцевую щель. Обсадной цилиндр при этом перемещается вслед за кольцевым буром, а повернутые в горизонтальной плоскости стопорные кулачки 8, взаимодействуя с наружными стенками скважины, удерживают его от вращения, что способствует повышению эффекта транспортировки из прорези разрушенной породы шнеком 2. Применение обсадного цилиндра повышает эффект транспортировки шнеком при бурении скважин в слабо связнь 1 х, мелкослоистых с трещийами породах, когда стенки скважин могут, обрушаться.После зэглубления бура на всюего длину в случае образования керна (при бурении однородных пород) последний отделяется от массив.аи извлекается из скважин с помощью кернорвателей, Затем кольцевой бур с обсадным цилиндром фиксируется на бурильной машине, фиксаторы 6 извлекаются и сообщением валу 3 и спиральному буру 4 вертикального перемещения, выталкивают керн из кольцевого бура 2,В случае бурения пород, в которых керн не образуется и корпускольцевого бура заполняется измельченной не связной породой (например, разрыхленным галечником на глинисто-песчанойоснове), перед выемкой из скважины всего устройства с помощью приводного вала 3 включают в работу спиральный бур 4, предварительно удалив фиксаторы 6, соединяющие вал с кольцевым буром и обсадным цилиндром, и зафиксировав от вращения кольцевой бур 1 фиксатором 7. Сообщение спиральному буру вращения и напорного усилия приводит к его внедрейию в находящуюся внутри кольцевого бура разрушенную породу до перемещения в нижнее положение.Затем извлекают бур из. скважины, фиксируют кольцевой бур с обсадным. цилиндром на бурйльной машйне, сообщают с помощью приводного вала 3 спиральному буру 4 обратное вращение, и перемещение вверх, в результате чего происходит выгрузка разрыхленной породы из кольцевога бура.Примейение предлагаемого ковшового бура при бурении скважин большого диаметра серийными бурильными машинами позволит расширить область их использования на породе со сложной горно-геологической структурой и в мерзлых грунтах,В качестве базовой техники принято серийное бурильное оборудование, работающее совместно в технологическом цикле с машинами для прогрева грунта.Себестоимость работ в таком цикле равна себестоимости бурильных работ и себестоимости прогревательных работ,1754869 5 6Сб=2,0 руб/и; ; Фо рмула изоб рете нияКовшовый бур, вклЮчающиЯкольцевойСн.= 8,0 руб/м; бур со шнековой спиралью на наружной поз,верхности и йриводной вал, соединенный сСь = Сн+ С 1= 10 руб/м5 кольцевым буром с возможностью вращезния, "о т ли ч а ю щ и"йс я тем, что, с цельюСебестоимость расчетного варианта бу- повышениянадежности"работы, приводнойрильной техники равна, вал.соедийен с кольцевцм буром,свозможностью осевого перемещения, при,этом:ковСг=2 руб/мз,10 шовый бур снабжен -спирэльйым буром,размещенйымв"кольцевом буреиприкрепПри одинаковых капитальных вложени- . ленным к йриводному"валу:,.обсадным-циях экономическая эффективность определя-"линдром; в: котором . размещенкольцевойется следующим образом:, .;: бур, соединеннымс:лриводнъмвалом:с воз 15 можностьв вращения:;и фиксироввния поЭ = (С 1 - Сг) И,: .,": :,:средством кулачков, .размещенных" на, наружной йоверкноСтиоб 1 адного.цилиндрагде А - годовой объем работ, мз - 1000:. свозможностьа поворотав"горизонтальноймз,. . . :,".: "пЛоскости,ификСаторами-приаодйотвала20 6 тносительно кольевого бура икольцевогоЭ = (10 - 2) 1000 = 8000 руб; .: бура относительнообсадного цилиндра.1754869 оставитель В,Либерехред М.Моргентал едактор Ю.Сере Демчик рек водственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужго агарина, 10 каз 2874 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5