Гидромониторная бурильная головка
Техническое решение относится к горному делу и строительству, в частности к оборудованию для бестраншейной прокладки труб под дорогами и другими инженерными сооружениями. И может быть использовано для прокладывания пилотной скважины, применяясь, как головная часть исполнительного органа установки горизонтально направленного бурения, совместно с растворами, применяемыми в работе при бестраншейной прокладке трубопровода. Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение эффективности работы инструмента в крепких породах. Данная задача решается за счет того, что заявленное устройство гидромониторная бурильная головка, включающая средство соединения и центральный канал находящийся в хвостовой части соединенной с корпусом бурильной головки штифтами и обжимным кольцом, внутри которого расположен, фиксирующийся посредством винтов диск с входными струеформирующими отверстиями напротив которых находятся резонирующие элементы в виде пластин консольно закрепленными во втором диске с выходными струеформирующими отверстиями фиксирующегося винтами, каналами, преходящими в сопла, выходящими на управляющую поверхностью и оканчивающийся передней поверхностью, для создания вибрации на бурильной головке. 1 н.п.ф. 1 илл.
Техническое решение относится к горному делу и строительству, в частности к оборудованию для бестраншейной прокладки труб под дорогами и другими инженерными сооружениями. И может быть использовано для прокладывания пилотной скважины, применяясь, как головная часть исполнительного органа установки горизонтально направленного бурения, совместно с растворами, применяемыми в работе при бестраншейной прокладке трубопровода.
Из существующего уровня техники известна гидромониторная бурильная головка, содержащая двускатную фронтальную поверхность с лобовым породоразрушающим выступом на сопряжении скатов, калибрующую часть с продолговатым контуром поперечного сечения, направляющую часть с асимметричным скосом, средство соединения с колонной бурильных труб и нагнетательный канал с вводами в гидромониторные сопла (RU 2330928, E21B 7/04, 10.08.2008).
Недостатком названной гидромониторной бурильной головки является статическое воздействие на массив инструмента, что снижает эффективность его работы на крепких породах.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является гидромониторная бурильная головка для бурения подземного туннеля, содержащая корпус, связанный с бурильной установкой с возможностью вращения вокруг центральной оси головки, выполненный с осевым каналом, проходящим вдоль центральной оси, с направляющей поверхностью, на боковой стороне корпуса, скошенной в направлении переднего конца головки и снабженный, по крайней мере, одним, установленным в корпусе, направленным вперед и сообщенным с осевым каналом передним соплом, выпускное отверстие которого расположено вне центральной оси (RU 2081988, E21B 7/18, 20.06.1997).
Недостатками данного технического решения являются наличия потерь энергии при снижении гидромониторного воздействия струй жидкости на массив с переменными прочностными характеристиками пород, от менее крепких к более крепким. Таким образом, снижается скорость прохождения буровой головки, ведущая к снижению эффективности работы породоразрушающего инструмента в крепких породах.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение эффективности работы инструмента в крепких породах.
Данная задача решается за счет того, что заявленное устройство гидромониторная бурильная головка с встроенным генератором гидродинамических колебаний, внутри буровой головки находится генератор гидродинамических колебаний. Каждая резонирующая пластина, которого находится напротив соосного с ней струе-формирующего канала. При набегании буровой жидкости происходит интенсивное воздействие на резонирующие элементы, появляются возмущения жидкости, пульсирующая кавитационная область, возбуждение в резонирующих элементах изгибных колебаний, появление вибрации передающихся на бурильную головку. С целью повышения интенсивности колебаний необходимо настроить частоту собственных колебаний резонирующих элементов на частоту собственных колебаний поступаемой жидкой среды для создания резонанса.
Сущность полезной модели поясняется чертежом: на фиг. 1 изображена гидромониторная бурильная головка с встроенным генератором гидродинамических колебаний.
Гидромониторная бурильная головка содержит средство соединения 1 и центральный канал 2 находящийся в хвостовой части 3 соединенной с корпусом 4 бурильной головки штифтами 5 и обжимным кольцом 6, внутри которого расположен, фиксирующийся посредством винтов 7 диск 8 с входными струеформирующими отверстиями напротив которых находятся резонирующие элементы в виде пластин 9 консольно закрепленными во втором диске 10 с выходными струеформирующими отверстиями фиксирующегося винтами 7, каналами 11, преходящими в сопла 12, выходящими на управляющую поверхностью 13 и оканчивающийся передней поверхностью 14.
Работает устройство следующим образом: рабочая жидкость, например буровой раствор, нагнетают насосом во внутренний канал 2 хвостовой части 3, закрепляющейся штифтами 5 и обжимным кольцом 6, с корпусом 4 бурильной головки, затем буровой раствор поступает в струеформирующие отверстия диска 6, фиксируемого в корпусе 4 бурильной головки за счет винтов 7, скачкообразно увеличивается давление в смеси за счет уменьшения диаметра слива, при набегании жидкости на пластины 9 происходит их колебание, образование и срыв вихрей, следующих один за другим, образуется кавитация и последующая вибрация передающаяся на корпус 4 бурильной головки, происходит прохождение раствора через выходные отверстия диска 10, фиксируемого в корпусе 4 бурильной головки за счет винтов 7, затекание в каналы 11 и истечение через сопла 12 находящиеся на направляющей поверхности 13. При этом происходит смазывание буровым раствором направляющей поверхности 13, передней поверхности 14, корпуса 4 бурильной головки и хвостовой части 3.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение эффективности работы породоразрушающего инструмента для прокладки пилотной скважины, придание воздействию на массив динамического характера, кратковременных ударных импульсов, в частности продольно вибрационных ускорений, возникающих в инструменте при колебаниях жидкости и кавитации протекающей в буровом растворе, способных повысить его работоспособность по крепким породам.
Гидромониторная бурильная головка, включающая средство соединения, центральный канал, корпус бурильной головки с каналами и соплами, управляющей поверхностью и передней поверхностью, отличающаяся тем, что хвостовая часть соединена с корпусом бурильной головки штифтами и обжимным кольцом, внутри которого расположен фиксирующийся посредством винтов диск с входными струеформирующими отверстиями, напротив которых расположены резонирующие элементы в виде пластин, консольно закрепленных во втором диске с выходными струеформирующими отверстиями, фиксирующемся винтами.
