Способ ударно-вращательного бурения и устройство для его осуществления

ОП ИСАН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциапистическмхРеспубпикюллетень М 26 3) УДК 622,24 ,92.05(088.8 та опубликования описания 15 . 07 . 8 72) Автор изобретения ома 71) Заявите О-ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 54 ) СПОСОБ УД И УСТРОа- ых яют устройством ьного бурения,зрушающий инструурильными трубао с необходимостью конструкции бурочастую неосущест Способ осуществ для ударно-вращате включающим породор мент, связанный с Изобретение относится к бурению скважин, в частности к ударно-вращательному способу бурения и может быть использовано при бурении скв жин различного назначения в тверд породах,Известен способ бурения скважин; включающий передачу породоразрушающему инструменту периодических ударов перпендикулярно плоскости забоя 1.11.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ ударно-вращательного бурения, включающий передачу постоянной нагрузкина породоразрушающий инструмент и периодических ударов по нему, пер" пендикулярно к плоскости забоя 21. ми посредством упорного подшипника,ударник с винтовыми выступами нанижнем торце, ответные винтовые выступы, жестко связанные с породоразрушающим инструментом.Недостатки этого способа - разрушение породы под действием усилия от крутящего, момента, создаваемого при вращении породо-разрушаемого инструмента происходит менее интенсивно, чем это возможно при динамической нагрузке, создаваемойна инструмент в плоскости забоя;большая мощность при бурении расхо-дуется на трение резцов инструментао породу, в результате чего происходит быстрый износ резцов. Длянекоторого снижения сил трения уменьшается частота вращения инструмента,.20Однако это сопряженбольших переделок ввых станков, это завимо.Цель изобретения - интенсифика"ция разрушения породы и уменьшениеизноса породораэрушающего инструмента.Указанная цель достигается тем,что породораэрушающему инструментупередают периодические удары в плос"кости забоя.В устройстве для ударно-вращательного бурения ударник и породоразрушающий инструмент выполнены с зубьями для взаимодействия друг с другом,количество взаимодействующих паркоторых равно количеству пар взаимодействующих винтовых выступов,причем бурильные трубы связаны ударником посредством шлицевого соеди"нения.На Фиг. 1 показано устройстводля осуществления способа; нафиг, 2 - основные элементы устройства в иэометрии,Устройство содержит переводник 1,приводимый во вращение бурияьнымитрубами, связанный со шлицевым переходником 2. С помощью шлицевпозволяющих осуществлять в необходи"мых пределах осевое перемещение,шлицевой переходник 2 соединен сударником 3. Ударник 3 имеет на нии-.нем торце один или несколько винтовых выступов 4, направленных походу вращения, а на верхнем торцетакое же количество зубьевимеющие боковые поверхности против вра"щения.Ударник 3 своими винтовыми выступами свободно опирается на ответныевинтовые выступы 6, жестко связан"ные с породоразрушающим инструментом (на фиг, не показан) посредствомколонковой трубы 7. К нижнему концутрубы 8, жестко связанной с поредоразрушающим инструментом крепитсяна шлицах муфта 9, которая имеетзубья 10 (такое же количество, каки на ударнике 3), располагаемыев исходном положении непосредственно над зубьями 5 ударника 3, Натрубу 8 навинчивается стежная гайка11, являющаяся упором для упорногоподшипника 12, через который передается нагрузка на инструмент отпереводника 1 через гайку 11, трубу8 и колонковую трубу 7Возможно в целях повышения энергии удара или бурения колонковых .скважин включение .в состав устройст.ва спиральной пружины между шлице" вым переводником 2 и ударником 3% Переводник 1 вращается от бурильных труб и через шлицевой переходник 2 увлекает во вращение ударник3. При этом через подшипник 12стежную гайку 11 и трубу 8 на забой1 О передается необходимая нагрузка,а по трубе 8 осуществляется подводили отвод промывочной жидкости.В момент начала вращения переводника 1, инструмент удерживаетсяот вращения действием реактивного момента. Вследствие этого ударник 3 вращаясь, начинает подниматься по наклонной плоскости, образованной винтовыми выступами 4. При дальнейшем29 вращении выступ 4 должен сорватьсяс выступа 6 и нанести удар по инструменту за счет энергии отпаденияударника 3 (или пружины),При подъеме ударника 3 на высоту25 выступа 6 происходит и подъем натакую же высоту зуба 5 ударника иблагодаря этому он выходит на уровень зуба 10 муфты 9, а в моментсрыва выступа 4 с выступа 6 происхозо дит соударение зубьев 10 и 5, в результате чего энергия, накопленная.при вращении бурового снаряда и ударника, будет передана через муфту 9,инструменту,В дальнейшем зуб 5 перемещаетсявниз относительно зуба 10 и в конце падения ударника происходит расцепление зубьев 10 и 5. В период нахож" дения зубьев 10 и 5 в зацеплении ударник передает вращение инструменту, После расцепления зубьев 10 и 5 вращение инструмента прекращается и цикл работы повторяется.Предлагаемые способ бурения иустройство позволяют существенноповысить механическую скорость бурения и стойкость породоразрушающего фф инструмента при колонковом бурении,а также при бурении шарошечнымидолотами в твердых породах. Простота реализации, этого способа бурения, путем применения указанного устройфф ства существенно расширяет областьприменения ударно-вращательногобурения и позволяет получить значительный экономический эффект.5 943390 6Формула изобретения ответные винтовые выступы, жесткосвязанные с породоразрушающим ин 1. Способ ударно-вращательного струментом, о т л и ч а ю щ е е с я бурения, включающий передачу посто- тем, что ударник и породоразруааюянной нагрузки на породоразрушающий 5 щий инструмент выполнены с зубьями инструмент и периодических ударов для взаимодействия друг с другом, копо нему перпендикулярно к плоскости личество взаимодействующих пар кото- забоя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, . рых равно количеству пар взаимодейчто, с целью интенсификации разру- , ствующих винтовых выступов, причем шения породы и уменьшения износа 10 бурильные трубы связаны с ударником породоразрушающего инструмента, по- посредством шлицевого соединения, следнему передают периодические уда- Источники информации, ры в плоскости забоя. принятые во внимание при экспертизе2. Устройство для ударно-враща. Кутузов В.Н. Взрывное и меха- тельного бурения, включающее породо ническое разрушение горных пород. разрушающий инструмент, связанный И., "Недра", 1973, с. 21. с бурильными трубами посредством 2. Авторское свидетельство СССР упорного подшипника, ударник с вин-. У 481692, кл, Е 21 В 4/14, 1972 товыми выступами на переднем торце, (прототип).итель 8, Короткое И. Гергель Ке е а ат623 Подо венного комитета СССР ретений и открытий В, Рауаская наб.,оста ехре орректор А. ференц И, Касар Тираж НИИПИ Государс по делам изоб 13035, Москва, аэ 5060/3 4 филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная