Пристрій для дробового буріння

Реферат: UA 90705 U UA 90705 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до бурової техніки, а саме до пристроїв для дробового буріння свердловин. Відомий пристрій для буріння, що містить коронку, колонкову трубу, перехідник та шламову трубу (Авторское свидетельство СССР № 98041; Класс 5а, 24, 1952 год.). Недоліками такого пристрою є скупчення дробу в зовнішньому просторі коронки та складність конструкції і роботи самого пристрою. Найбільш близьким по технічній суті та результату, що досягається є пристрій для дробового буріння, який містить породоруйнівний наконечник, керноприймач та перехідник (Авторское свидетельство СССР № 1596059; МПК Е21В 7/16, 1990 год.). Недоліками такого пристрою є мала ефективність механізму відриву і утримання керна та неможливість створення високих частот обертання за існуючої схеми дробового буріння. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення пристрою для дробового буріння, в якому інше конструктивне та технологічне виконання робочих органів забезпечує: унеможливлення скупчення дробу в зовнішньому просторі свердловини, значне зменшення витрат потужності для створення крутного моменту для породоруйнівного органу, створення умов для здійснення високообертального буріння, стабільність та ефективність акту руйнування порід, надійність механізму зриву та утримання керна, зниження зносу бурильних труб і за рахунок цього досягається інтенсифікація процесу буріння при зниженні загальних витрат. Задача вирішується тим, що у відомому пристрої для дробового буріння, який включає дріб, коронку, керноприймач та перехідник, згідно із корисною моделлю, міститься жорстко закріплене в нижній частині керноприймача, із внутрішніми вертикальними колекторними пазами, породоруйнівне кільце, в якому виконано крізні гнізда змінної висоти для розміщення дробу та співвісно в корпусі встановлено керновідривач з можливістю осьового переміщення в моменти зриву керна та подальшого його утримання, при цьому верхня частина керноприймача через перехідник сполучена з порожнистим ротором введеного гвинтового двигуна, який перекривається в період підключення. На фіг. 1. наведена загальна схема пристрою для дробового буріння, де 1 - керноприймач, 2 - породоруйнівне кільце, 3 - дріб. Керноприймач 1 із вертикальними колекторними пазами 6, у нижній частині оснащений породоруйнівним кільцем 2 зі спеціальними посадковими крізними гніздами змінної висоти 4, що з'єднане з керновідривачем 5, в якому також виконано внутрішні колекторні пази 6 для розміщення дробу 3. При цьому крізні гнізда 4 і колекторні пази 6 керновідривача 5 та керноприймача 1 відповідно сполучені. Верхня частина керноприймача 1 з'єднана із гвинтовим двигуном 7 задля створення крутного моменту, що через перевідник 8 передається на керноприймач 1 і породоруйнівне кільце 2. Привод гвинтового двигуна, що складається з основних конструктивних вузлів: 9 - гнучкого пустотілого вала, 10 і 11 металорезинового статора та пустотілого ротора відповідно, фланця 12, шліцьових рознімів 13, цангового клапана 14, пружини 15, циркуляційних каналів 16, ніпеля 17, здійснюється за допомогою промивної рідини, яка циркулює в бурильній колоні. На фіг. 2 наведено переріз керноприймача по А - А, де 1 - корпус керноприймача, 6 колекторні пази. На фіг. 3 наведено переріз керноприймача у з'єднанні з породоруйнівним кільцем по Б - Б, де 2 - породоруйнівне кільце, 5 - керновідривач, 6 - колекторні пази. На фіг. 4 наведено вид збоку породоруйнівного кільця 4 за напрямком В, де 2 породоруйнівне кільце, 3 - дріб, 4 - спеціальні посадкові крізні гнізда змінної висоти. Пристрій працює наступним чином: при виникненні циркуляції промивної рідини у бурильних трубах, починається обертальний рух гвинтового двигуна 7, крутний момент якого, через перехідник 8 та відповідно корпус керноприймача 1 і породоруйнівне кільце 2, передається дробинкам 3, які взаємодіють з породою забою і руйнують її. В призабійній зоні потік промивальної рідини, збагачений продуктами руйнування, виходить в затрубний простір між торцем і корпусом кільця 2 та забоєм і стінками свердловини відповідно. Наявність в кільці 2 спеціальних крізних гнізд змінної висоти 4 необхідна для розміщення і стійкого утримання дробинок 3 та надійної передачі на них обертального моменту. За рахунок постійного обертання та створення осьового навантаження на дробинки 3, здійснюється руйнування породи на забої. При цьому відбувається зношення дробинок 3, що призведе до їх поступового видалення з гнізд 4. Замість зношених дробинок на їх місце з вертикальних колекторних пазів 6 надходять більш крупні та працездатні. Цей механізм подавання на забій нових дробинок та видалення зношених повністю виключає можливість скупчення дробу в зовнішньому просторі свердловини та невиправдане її розроблення. Для надійного розміщення дробинок 3 у колекторних пазах 6 на забій їх необхідно подавати після спуску пристрою. Це відбувається наступним чином: коли пристрій знаходиться над забоєм, промивна рідина може вільно циркулювати через ніпель 17, 1 UA 90705 U 5 10 15 20 25 гнучкий вал 9, пустотілий ротор 11 та керноприймач 1 і частково - циркуляційні канали 16, при цьому гвинтовий двигун має холосте низькомоментне обертання. Дробинки 3, що вводяться на поверхні у потік промивної рідини вільно проходять бурильну колону та через ніпель 17, фланець 12, гнучкий вал 9 з цанговим клапаном 14, пустотілий ротор 11 надходять до внутрішньої порожнини керноприймача 1, де послідовно розміщуються у колекторних пазах 6. При постановці пристрою на забій, шліцьові розніми 13 змикаються, фланець 12 рухається униз та перекриває цанговий клапан 14, це спричинює зміну шляху руху промивної рідини, яка тепер може проходити тільки виключно через циркуляційні канали 16, що в свою чергу призводить до включення в робочий режим гвинтового двигуна 7. Пружина 15, що розміщена у внутрішній порожнечі гнучкого пустотілого вала 9, необхідна для надійної фіксації цангового клапана 14 при його перекритті. Високі частоти обертання породоруйнівного кільця 2 із дробинками 3 та його багатоконтактність із забоєм, що можливо завдяки наявності гвинтового двигуна 7 і особливостям конструкції кільця, сприяють встановленню якнайефективніших умов руйнування порід, необхідних саме для дробового буріння. За рахунок цього значно змінюється хід та направленість елементарного акту руйнування порід і відповідно зростає механічна швидкість буріння. Зрив та утримання керну в корпусі керноприймача здійснюється за рахунок припинення обертання гвинтового двигуна 7 та лівого обертання самої бурильної колони разом із пристроєм. При цьому керновідривач 5 викручується на різьбленні униз, що призведе до його зімкнення та щільного обтиску керну через дробинки 3. Для надійного зриву породи достатньо декількох оборотів бурильної колони, що викликає виникнення високих напружень в колонці керну та його скол. Така конструкція пристрою дозволить значно підвищити механічну швидкість буріння, виключити витрати потужності, які пов'язані із невиправданим розробленням стовбуру свердловини і зменшити інтенсивність його викривлення та забезпечить надійність роботи вузлу зриву та утримання керна. В результаті впровадження корисної моделі очікується підвищення техніко-економічних показників на 80-110 %. При цьому з'явиться можливість розширення діапазону використання пристроїв дробового буріння. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Пристрій для дробового буріння, який включає дріб, коронку, керноприймач та перехідник, який відрізняється тим, що має жорстко закріплене в нижній частині керноприймача, із вертикальними колекторними пазами, породоруйнівне кільце, в якому виконано крізні гнізда змінної висоти для розміщення дробу та співвісно в корпусі встановлено керновідривач з можливістю осьового переміщення в моменти зриву керна та подальшого його утримання, при цьому верхня частина керноприймача через перехідник сполучена з порожнистим ротором введеного гвинтового двигуна, який перекривається в період підключення. 2 UA 90705 U 3 UA 90705 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4