Буровой снаряд

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кл.з с присоединением заявки ЙоЕ 21 В 25/00 Е 21 С 13/12 Государственный комнтет СССР но делам нзобретеннй н открытий(23) Приоритет -Опубликовано 0704.81. Бюллетень И 13 Дата опубликования описания 100431(71) заявитель 154) БУРОВОЙ СНАРЯД Изобретение относится к горному делу, в частности к средствам для бурения скважин большого диаметра.Известны снаряды для бурения сква жин большого диаметра, содержащие многоступенчатый породоразрушающий наконечник 1.Недостатком этих снарядов является низкая эффективность процесса из за значительной площади забоя и большого объема разрушаемой породы.Более производительны снаряды,. осуществЛяющиебурение кольцевым забоем.Известен буровой снаряд, содержа" щий колонковую трубу с коронкой, а также устройство для подрезания керна в виде поворачивающихся в поперечной плоскости ножей, связанных с механизмом поворота и механизмом фик-. 20 сации 2 .Однако в известном снаряде конструкция механизма поворота и фиксациС ножей, имеющая связь с наземным приводом, требует для своего размещения также значительного конструктивного пространства, что увеличивает площадь кольцевого забоя.Цель изобретения - повышение эффек тивности бурения за счет уменьшения 30 площади кольцевого забоя и размеровкорбнки.Указанная цель достигается тем,что в известном устройстве механизм.поворота ножей выполнен в виде подвижных кареток, установленных на коронке с возможностью взаимодействия сзабоем,Для подрезания керна после заполнения колонковой трубы механизм фик"сации ножей может быть выполнен в виде стопорных пальцев и подвижного стакана, соединенных тягами.Для сцепления с поверхностьв забоя каретки могут быть снабжЕны резцами.На фиг.1 изображен предлагаемыйснаряд, продольный разрез; на фиг.2вид А фиг.1, в рабочем положении припроходке скважины: на фиг.3 " разрезБ-Б фиг.1.На нижнем торце корпуса 1 коронкинаходятся проходные резцы 2,.от которых внутри корпуса вверх выполненывинтовые пазы а. В нижней части кор- .пуса 1 коронки имеются окна, в которых находятся ножи 3 с резцами 4. Ножи 3 имеют свободу поворота в горизонтальной плоскости на осях 5. Длялучшего резания и удаления разрушен"ного грунта от резцов 4, на передних концах подреэных ножей 3 выполнены прорези Ь. Части корпуса 1 коронки, находящиеся под окнами, изнутри и снаружи уменьшены по толщине, образуя направляющие б отжимных кареток 7 с твердосплавными резцами 8. Каретки установлены со свободой передвижения по направляющим б при помощи винтов и вставок 9. Для фиксации ножей 3 в окнах при проходке скважины служат Фиксирующие пальцы 10, которые входят через отверстия корпуса 1 коронки в глухие отверстия 11 подрезных ножей 3. Коронка крепится к нижнему концу колонковой трубы 12, внутренние стенки которой снабжены лопастями 13 шнека, являющимися продолжением винтовых пазов а.Внутри верхней части колонковой трубы 12 имеется ограничительный стакан 14 со свободой перемещения в осевом направлении без проворачивания благодаря штифтам на своих стенках, входящим в продольные прорезы (не показаны на чертежах) на стенках колонковой трубы 12. В дне ограничительного стакана 14 имеются отверстия, в которые проходят верхние концы тяг 15, нижними концами соединенных со этопорными пальцами 10. Регулировка глубины забуривания за один рейс инструмента осуществляется гайкой 16, С целью предотвращения повреждения тяг 15 разрушенной породой, транспортируемой шнеком,они защищены кожухами 17. Верхним концом колонковой трубы 12 буровой снаряд соединяется с валом электробура.Резцы 4 подрезных ножей 3 расположены от оси 5 поворота на расстоянии, равном среднему радиусу буровой коронки, а длина ножей 3 похорде составляет 1,2-1,3 среднего радиуса буровой коронки.Буровой снаряд работает следующим обрлзомПри проходке скважины подрезные ножи 3 находятся в окнах корпуса 1 буровой коронки и застопорены стопорными пальцами 10. Отжимные каретки 7 находятся впереди подрезных ножей 3 и своими скошенными сторонами под действием сил сопротивления грунта резанию резцами 4 упираются в скошенные концы подрезных ножей 3, стремясь расклинить их от стенок корпуса 1 буровой коронки к центру скважины. ПроходныЕ резцы 2, разрушая забой, обуривают периметр скважины, оСтавляя в центре неразрушенный монолит грунта - керн. Разрушенная порода от резцов 2 по винтовым пазам а поднимается к лопастям 13 шнека и Осыпается с последних на образующийся керн. По заполнении колонковой трубы 12 керном и выбуренной породой до упора н дно ограничительного стакана 14, 60 65 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 последний при дальнейшем эабуривании поднимается вместе с тягами 15 и стопорными пальцами 10, нижние концы которых выходят из отверстий 11, предоставляя свободу поворотаножам 3, Отжимные каретки 7 под действием сил сопротивления грунта резанию резцами 4, передвигаясь по направляющим 6 и воздействуя на скошенные передние концы подрезных ножей 3 раскйинивают их .от стенок корпуса 1 буровой коронки и прижимают,их к керну. Этот момент сопровождается довольно резким увеличе" нием нагрузки на забойный двигатель так как к силам сопротивления грунта резанию резцами 2 прибавились силы сопротивления грунта резанию резцами 4 подрезных ножей 3. Машинист, не выключая забойный двигатель, прекращает подачу бурового инструмента на забой, продолжая подрезание керна. Конец подрезания керна характеризуется работой забойного двигателя вхолостую. Буровой снаряд вместе с керном и выбуренной породой на нем поднимается на поверхность, отводится в сторону и ставится на специальную подставку с двумя выступами наверху. Керн, опираясь на эти выступы, освобождает подреэные ножи 3 от нагрузки своим весом, и рабочий специальным багром через прорези Ь в ножах 3 вводит последние в окна и отходит на безопасное расстояние, Машинист поднимает буровой снаряд. и керн вместе с выбуренной породой остается на подставке и впоследствии убирается. Рабочий стопорит подрезные ножи 3 стопорными пальцами 10 и цикл повторяется.Таким образом, в связи с тем,что плоцадь выбуриваемого кольца забоя скважины может быть уменьшена до минимума, допускаемого прочностью материала стенок корпуса буровой коронки, удельное давление на режущие элементы последней, при одной и той же нагрузке на буровой инструмент резко увеличится, что влечет за собой соответственное увеличение скорости проходки скважины. При бурении скважин . большого диаметра под буронабивные сваи промышленных и гражданских сооружений и подстолбчатые опоры мостов разрушаемая площадь кольца забоя скважины может быть доведена до 15- 20. Формула изобретения1. Буровой снаряд, содержащий колонковую трубу с коронкой, а также устройство для подрезания керна в виде поворачивающихся в поперечной плоскости ножей, связанных с механизмом поворота и механизмом Фиксации, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повыщения эффективности бурения за счет уменьшения площади,кольцевого забоя и размеров коронки,механизм поворота ножей выполнен ввиде подвижных кареток, установленных на коронке с воэможностью взаимодействия с забоем,2. Устройство пО пв 1 р О т л ич а ю щ е е с.я тем, что, с цельюподрезания керна после заполненияколонковой трубы, механизм фиксацииножей выполнен в виде стопорных пальцев и подвижного стакана соединенныхтягами.3. Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения сцепления с поверхностьюзабоя, каретки снабжены резцами. Источники информации.принятые во внимание при экспертизе1. Брылов С,А. и др. Бурение скважин большого диаметра. Обзор ВИЭМС. Сер. Техника и технология геологоразведочных работ: организация производства. М., 1973, С.16. 2. Авторское свидетельство СССРР 548704, кл. Е 21 В 25/00, 1972819301 иг. лиал ППП Патент",жгород,ул.Проецктная,4 ВНИИПИ Тираж Заказ 1205/ 7 Подписное