Буровой снаряд

(51)5 Е 2 ЕНИ и П.Г. ТалалайМ 2730329,асооду, Чс 1, 25, 169-174,ение относит- и, в частности к еским буровым ажину на грузо аааай ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Использование: бурение скважин с применением забойного электрического привода. Сущность изобретения: буровой снаряд содержит забойный электрический привод, породоразрушающий инструмент, размеПредлагаемое изобрется к горной промышленностколонковым электромеханичснарядам, опускаемым в сквнесущем кабеле.Известно буровое устройство, в котором восприятие реактивного момента, возникающего в зоне забоя при работе породоразрушающего инструмента, осуществляется при помощи электромагнитов с колодками. Однако данная конструкция имеет следующие недостатки. Колодки устройства не перемещаются вдоль оси скважины, что приводит к значительному увеличению длины снаряда. Кроме того, эффективная работа устройства возможна только внутри колонны обсадных труб.Известен буровой снаряд, взятый нами за прототип, в котором фиксация привода в щенную между приводом и инструментом трубу и установленное в трубе распорное устройство. Распорное устройство включает подвижные в направлении перпендикулярном оси снаряда, плашки в хвостовиками и плоские приостренные пружины, один конец которых жестко закреплен на трубе, а другой - на подвижной плашке. Механизм перемещения плашек включает соленоид, расположенный вдоль оси привода, и толка- тель клиновидной формы, соединенный с сердечником соленоида и своей боковой клиновой поверхностью взаимодействующей с хвостовиками подвижных плашек, Углы приострения плоских пружин определяются соотношениями, приведенными в описании, 1 з.п, ф-лы, 4 ил. скважине осуществляется при помощи пружинного фонаря, состоящего из плоских пружин, шарнирно закрепленных в невращающейся части бурового снаряда. Изменение усилия прижатия пружин к стенкам скважины и, следовательно, величины, воспринимаемого реактивного момента, достигается изменением расстояния между шарнирными опорами, Данная конструкция имеет ряд существенных недостатков, Вопервых, постоянно раскрытый пружинный фонарь препятствует нормальному проведению спуска-подьемных операций и вызывает образование мелкого материала горной породы из стенок скважины, во-вторых, углы заточки приостренной части пружин не обеспечивает надежное сцепление их со стенками скважины, и, в-третьих, усилие прижатия пружин к стенкам скважины в+агсзф О+2 ЬЬФ 9 а -зи а течение рейса остается постоянным. По этим причинам возможно проворачивание невращающейся части бурового снаряда, закручивание и обрыв грузонесущего кабеля.Целью изобретения является повышение надежности фиксации забойного привода в скважине и обеспечение автоматического регулирования осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент в процессе бурения.Поставленная цель достигается тем, что буровой снаряд, содержащий забойный электрический привод, породоразрушающий инструмент, размещенную между приводом и породо разрушающим инструментом трубу, распорное устройство в виде подвижных плашек с хвостовиками, установленными в трубе с возможностью перемещения перпендикулярно от снаряда, механизм перемещения плашек в виде соленоида, кабельный замок и грузонесущий кабель, дополнительно снабжен плоскими приостренными пружинами, один конец которых жестко закреплен на трубе, а другой - на подвижных плашках, и толкателем клиновидной формы, при этом соленоид расположен вдоль оси снаряда и его обмотки подключены в сеть питания забойного привода, а толкатель соединен с сердечником соленоида и своей боковой поверхностью взаимодействует с хвостовиками подвижных плашек.С целью повышения надежности фиксации забойного привода в скважине и предотвращения излома плоских пружин углы заточки их приостренной части определяются следующими соотношениями: где а и у - передний и задний углы заточки приостренной части плоской пружины, р - коэффициент, характеризующий шероховатость (чистоту обработки) поверхности рабочей части пружины ( ср =0,10,3); Ь - величина рабочего хода пружины, Ь - ширина пружины; О - диаметр породоразрушаю 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 щего инструмент;- длина рабочей части пружины; Мр - развиваемый приводом крутящий момент, д - предельно допустимое напряжение изгиба материала пружины,На фиг. 1 показан общий вид бурового снаряда; на фиг. 2 и 3 показана работа распорного устройства в скважине; на фиг. 4 показаны геометрические характеристики плоской пружины,Буровой снаряд содержит забойный электрический привод 1, породоразрушающий инструмент 2, колонковую трубу 3, размещенную между приводом 1 и породоразрушающим инструментом 2, распорное устройство 4, кабельный замок 5 и грузонесущий кабель 6. Распорное устройство 4 состоит из подвижных плашек 7, механизма перемещения плашек, выполненного в виде соленоида 8, расположенного вдоль оси снаряда, толкателя 9 клиновидной формы, соединенного с сердечником соленоида 8, и плоских приостренных пружин 10, один конец которых жестко закреплен на трубе 11, а другой на подвижных плашках 7. Обмотка соленоида 8 подключена в сеть питания забойного привода 1.При подаче питания по грузонесущему кабелю 6 на электрический привод 1 породоразрушающий инструмент 2 и колонковая труба 3 приводится во вращение, При этом происходит перемещение вдоль оси снаряда сердечника соленоида 8 и связанного с ним толкателя 9, который своей боковой поверхностью взаимодейстует с хвостовиками подвижных плашек 7. Перемещение подвижных плашек 7 в направлении, перпендикулярном оси снаряда, вызывает перемещение приостренных пружин 10, которые, прижимаясь к стенкам скважины, врезаются в них и уравновешивают реактивный момент, возникающий при работе электрического привода 1 и разрушении горной породы на забое (фиг, 2 и 3), При изменении физико-механических свойств разбуриваемой горной породы происходит соответствующее изменение развиваемого приводом 1 крутящего момента и силы тока в сети питания, Колебания силы тока, проходящего через обмотки соленоида 8, вызывает перемещение его сердечника, толкателя 9 и подвижных плашек 7, которые в свою очередь регулируют усилие прижатия приостренных пружин 10 к стенкам скважины и величину воспринимаемого реактивного момента. При этом за счет изменения давления на стенки скважины, создаваемого приостренными пружинами 10, происходит автоматическое регулирование осевой на+агсп О+2 Ь,Мт Ь(+ Ь),2 60 а 90(1- р); агсви О+2 уда - у) опустимое напряпружины.жное восприятиеедотвращение из и грузки на породоразрушающий инструмент в процессе бурения,Углы заточки приостренной части плоских пружин должны обеспечивать минимальное усилие внедрение плоской пружины в стенки скважины, предотвращение обрушения породы в зоне контакта плоских пружин со стенками скважины, предотвращение излома плоских пружин,Первое условие выполняется при где а и у - передний и задний углы заточки приостренной части плоской пружины, р - коэффициент, характеризующий шероховатость (чистоту обработки) поверхности рабочей части пружины ( у = 0,1.0,3), Ь - величина рабочего хода пружины, Ь - ширина пружины, О - диаметр породоразрушающего инструмента.Величина воспринимается плоскими пружинами момента до обрушения породы определяется соотношением: где Мр - развиваемый приводом крутящий момент, М - коэффициент, учитывающий геометрическую форму приостренной части плоской пружины, г - удельное давление плоской пружины на стенки скважины, при котором происходит обрушение породы, - длина рабочей части пружины. Многочисленными экспериментальными данными установлено увеличение коэффициента М с ростом переднего угла заточки а приостренной части плоской пружины, Особенно интенсивный рост 1 наблюдается приа60.Третье условие из соотношений сопротивления материалов связывает углы заточки следующим образом: где0 - предельно жение изгиба материалаТаким образом, над реактивного момента и и лома плоских пружин обеспечивается приследующих углах заточки: 5Ь)агстц ., +ф - (,У Формула изобретения 1. Буровой снаряд, содержащий забойный электрический привод, породоразру шающий инструмент, размещенную междуприводом и породоразрушающим инструментом трубу, распорное устройство в виде подвижных плашек с хвостовиками, установленными в трубе с возможностью пере мещения перпендикулярно оси снаряда,механизм перемещения плашек в виде соленоида, кабельный замок и грузонесущий кабель, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности фиксации за бойного привода в скважине и обеспеченияавтоматического регулирования осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент в процессе бурения, он снабжен плоскими приостренными пружинами, один конец ко торых жестко закреплен на трубе, а другой- на подвижных плашках, и толкателем клиновидной формы, при этом соленоид расположен вдоль оси привода, а толкатель соединен с сердечником соленоида и своей 40 боковой поверхностью взаимодействует схвостовиками подвижных плашек.2. Снаряд по и, 1, отл и ч а ю щи й с ятем, что углы заточки приостренной части плоских пружин определяются следующими 45 соотношениями: Ь 50 Уагс 19Ьа и у - передний и задний углы заточки приостренной части плоской пружины;р- коэффициент, характеризующий шероховатость (чистоту обработки) поверхности рабочей части пружины ( у = =0,1 ,0,3);и - величина рабочего хода пружины; Ь - ширина пружины; О - диаметр породораэрушающего инструмента;1 - длина рабочей части пружины;Мр - развиваемый приводом крутящий 5 момент;о - предельно допустимое напряжение изгиба материала пружины.Заказ 3242 Тираж Подписное В НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5