Пристрій для буріння свердловин

1. Пристрій для буріння свердловин, що містить концентрично встановлені зовнішню і внутрішню труби з закріпленими на одному з торців труб різальними елементами, а на другому - хвостовиком, призначеним для з'єднання з приводом обертання і вертикального переміщення пристрою, а також елементи подачі і відведення охолоджувальної рідини, який відрізняється тим, що між зовнішньою і внутрішньою трубами встановлено з зазором відносно різальних елементів принаймні одну пару поздовжніх перегородок, зміщених в коловому напрямку відносно одна одної з утворенням між ними камер подачі і відводу охолоджувальної рідини, зв'язаних, відповідно, з елементами подачі і відведення охолоджувальної рідини. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що різальні елементи є породоруйнівними елементами бурової коронки, яка з'єднана із згаданими трубами. 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що хвостовик має принаймні один наскрізний канал, що виходить до порожнини внутрішньої труби, з'єднаний з протилежного боку з пристроєм відсмоктування повітря. 4. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що його оснащено кількома парами поздовжніх перегородок по числу різальних елементів. 5. Пристрій за п. 1, 4, який відрізняється тим, що поздовжні перегородки в кожній парі і пари перегородок між собою встановлено симетрично. 6. Пристрій за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що закріплені на одному з торців труб різальні елементи своїми неробочими кінцями виходять в камери подачі і відводу охолоджувальної рідини. Корисна модель відноситься до інструментів призначених для буріння свердловин в бетоні, в міцних породах, де не допускається використання рідини для охолодження породоруйнівного інструменту і може бути використаний, наприклад, в умовах об'єкту "Укриття" ЧАЕС чи на інших ядерних об'єктах, в будівництві, гірничій промисловості. При бурінні свердловин в указаних галузях обертовим способом твердосплавним, а особливо алмазним інструментом, застосовується подавання води на вибій свердловини з метою охолодження інструменту і виносу продуктів руйнування породи. При відсутності такого охолодження буровий інструмент швидко зношується. Технічні ж рішення, що дозволяють вести обертове буріння по бетону і в міцних породах безперервно і одночасно без подавання рідини на вибій, нам не відомі. Відомий пристрій для буріння свердловин [див. збірник V міжнародної конференції "Породоруйнівний і металообробний інструмент - техніка і технологія його виготовлення і застосування", Київ, 2002, ст. 120-121] має ріжучий елемент, який кінцем протилежним робочому, виходить в порожнину. В цю ж порожнину через один із патрубків подається вода, яка обмиває ріжучий елемент, охолоджує його і видаляється через другий патрубок. В цьому прототипі охолодження інструменту в процесі роботи ведеться зсередини без подавання рідини на вибій. Але розглянутий прототип має декілька суттєвих недоліків. По-перше, вода, що подається для охолодження й та. що уже відібрала тепло в ріжучого елементу, не розділені окремо, а змішуються між собою в спільній порожнині, з-за чого ефективність охолодження знижується. По-друге., використати цей пристрій для буріння можна лише на величину вильоту ріжучих елементів. По-третє, у нього немає засобів для видалення продуктів руйнування породи, тому процес бу ю со о> 7735 ріння не може бути продуктивним. І по-четверте, охолодження ріжучих елементів здійснюється виключно зсередини, тобто виконане одноконтурним і тому є обмеженим. Найбільш близьким по технічній суті до корисної моделі, що заявляється, є пристрій для буріння свердловин, що застосовується у геологорозвідувальній практиці [див. А.С.Волков, Б.П.Долгов. Вращательное бурение разведочных скважин. М., "Недра". 1988 с.212-213], що містить концентрично встановлені зовнішню і внутрішню труби з закріпленими на одному з торців труб ріжучими елементами, а на другому - хвостовика (перехідника), призначеного для з'єднання з колонною бурильних труб і через них з приводом обертання і вертикального переміщення пристрою, а також елементи подачі і відведення охолоджувальної рідини. Цей пристрій є так званий подвійний колонковий снаряд, у якого рідина для охолодження інструменту і виносу продуктів руйнування породи подається через порожнину між двома співвісними трубами. Цей пристрій також не дозволяє вести обертове буріння по бетону і в міцних породах безперервно без подавання рідини на вибій. В основу корисної моделі покладено завдання такого удосконалення пристрою для буріння свердловин, при якому за рахунок введення поздовжніх перегородок між зовнішньою і внутрішньою трубами забезпечується можливість вести обертове буріння по бетону і в міцних породах безперервно без подавання рідини на вибій. Для вирішення цього завдання у пристрої для буріння свердловин, що містить концентрично встановлені зовнішню і внутрішню труби з закріпленими на одному з торців труб ріжучими елементами, а на другому - хвостовика, призначеного для з'єднання з приводом обертання і вертикального переміщення пристрою, а також елементи подачі і відведення охолоджувальної рідини, згідно корисної моделі між зовнішньою і внутрішньою трубами встановлено з зазором відносно ріжучих елементів принаймні одну пару поздовжніх перегородок, зміщених в коловому напрямку відносно одна одної з утворенням між ними камер подачі і відводу охолоджувальної рідини, зв'язаними, відповідно, з елементами подачі і відведення охолоджувальної рідини, оптимальним при цьому є, коли ріжучі елементи є породоруйнівними елементами бурової коронки, яка з'єднана із згаданими трубами, хвостовик має принаймні один наскрізний канал, що виходить до порожнини внутрішньої труби, з'єднаний з протилежного боку з пристроєм відсмоктування повітря, його оснащено кількома парами поздовжніх перегородок по числу ріжучих елементів, поздовжні перегородки в кожній парі і пари перегородок між собою встановлено симетрично, а закріплені на одному з торців труб ріжучі елементи своїми неробочими кінцями виходять в камери подачі і відводу охолоджувальної рідини. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляється і технічними результатами, які досягаються при її реалізації, полягає у наступному. Внаслідок утворення окремих камер подачі і відведення охолоджувальної рідини остання не 4 може просто перемішуватись в верхній частині пристрою і вийти назовні через елементи відведення рідини, а рухається до ріжучих елементів, в яких відбирає тепло, внаслідок чого збільшується їх зносостійкість. Завдяки тому, що ріжучі елементи своїми неробочими кінцями (протилежними від ріжучих) виходять у камеру для подачі охолоджувальної рідини їх охолодження ще в більшій мірі поліпшується, що сприяє підвищенню стійкості інструменту. Поліпшенню охолодження ріжучих елементів сприяє також оснащення пропонованого пристрою кількома парами поздовжніх перегородок за рахунок підведення камер подачі і відведення охолоджувальної рідини до окремих груп чи кожного з ріжучих елементів, тому що збільшується градієнт температур охолоджувальної рідини на відрізку шляху подача охолоджувальної рідини - її виведення. Виконання в хвостовику наскрізного канала, який виходить до порожнини внутрішньої труби і з'єднаного з пристроєм відсмоктування повітря дозволяє додатково охолоджувати ріжучі елементи з протилежних кінців відносно тих. що омиваються охолоджувальною рідиною. На кресленнях проілюстровано пропонований пристрій, де на Фіг.1 приведений загальний вигляд пристрою в розрізі - на Фіг.2 - поперечний переріз А*А на Фіг.1, а на Фіг.З - поздовжній переріз Б-Б на Фіг.1. Пристрій для буріння свердловин містить концентрично встановлені зовнішню 1 і внутрішню 2 труби з закріпленими на одному з торців труб ріжучими елементами 3, а на другому - хвостовика 4. призначеного для з'єднання з приводом обертання і вертикального переміщення пристрою, а також елементи подачі і відведення охолоджувальної рідини 5, 6, відповідно, виконані у вигляді муфт, згідно корисної моделі між зовнішньою і внутрішньою трубами 1, 2 встановлено з зазором "а" відносно ріжучих елементів 3 принаймні одну пару поздовжніх перегородок 7, встановлених симетрично і зміщених в коловому напрямку відносно одна одної з утворенням між ними камер подачі "б" і відводу "в" охолоджуючої рідини, зв'язаними, відповідно, з елементами подачі і відведення охолоджувальної рідини 5, 6. Ріжучі елементи 3 виконані як породоруйнівні елементи бурової коронки 8, яка жорстко з'єднана із згаданими трубами 1-2, хвостовик 4 має один наскрізний канал 9, що виходить до порожнини внутрішньої труби 2, з'єднаний з протилежного боку через муфту 10 з пристроєм відсмоктування повітря (на кресленнях не показано). Пристрій працює таким чином. Перед початком роботи пристрій з'єднують з приводом обертання, як такий використовують буровий верстат, який може забезпечити обертове буріння з режимними параметрами такими як швидкість обертання, осьове зусилля і швидкість подачі в межах, що залежать від матеріалу ріжучих елементів 3 і фізичних властивостей породи. З початком буріння з'єднують водопровідну мережу з елементами подачі і відведення охолоджувальної рідини 5, 6 і вмикають пилевідсос. Во 7735 да, яка подається з водопровідної мережі по шлангу, попадає через елемент подачі охолоджувальної рідини 6 в міжтрубну порожнину "б", під тиском рухається вниз до ріжучих елементів 3, омиває частину їх, проходить під поздовжніми перегородками 7, омиває інші ріжучі елементи 3 і. відібравши певну частину тепла, по міжтрубній порожнині "в" піднімається вгору, де через елемент відведення охолоджувальної рідини б виходить назовні. Так відбувається охолодження ріжучих елементів З без подавання води на вибій, а відсмоктування повітря із центральної порожнини внутрішньої труби 2 здійснюється за допомогою компресора чи пилососа через наскрізний канал 9, що виходить до порожнини внутрішньої труби 2, з'єднаний з протилежного боку через муфту 10. При цьому в центральній порожнині внутрішньої труби 2 створюється декомпресія і в неї затягується повітря із навколишнього середовища. Повітря при бурінні входить в зазор між стінкою свердловини і зовнішньою поверхнею труби 1, рухається вниз до ріжучих елементів 3, омиває їх, проходячи через пази між останніми в центральний канал, піднімається вгору і через муфту 10 виходить назовні. На своєму шляху повітря захоплює частки зруйнованої породи і виносить їх в пиловловлювач (на кресленнях не показаний). Останнє дозволяє вести процес буріння безперервно і тому це сприятиме максимально ефективній роботі пристрою-в цілому. 7735 A-A Рис. З Комп'ютерна верстка Д. Дорошенко Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. КІЛІВ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 4 2 , 01601