Бур ударно-вращательного действия

 

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к проходке скважин большого диаметра в крепких горных породах ударно-вращательным способом. Цель - увеличение КПД бура, надежности и долговечности его работы. Бур включает полый цилиндрический корпус 1, внутри которого размещен ударник (У) 2, и наковальню (Н) 3. Корпус 1 жестко соединен с переходником 10. К верхней части У 2 прикреплены плашки 6 механизма поворота долота 7, соединенного с Н 3. На рабочей трубе 5 Н 3 закреплены плашки 8, которые могут взаимодействовать с плашками 6 и вместе с ними образуют механизм поворота долота 7. Винтовые выступы 12 У 2 опираются на ответные выступы 13 Н 3. Винтовые выступы 12,13 У 2 и Н 3 образуют ударный механизм бура. Плашки 6,8 установлены с возможностью поворота вокруг своей оси. При вращении бурильных труб 9 груз 4 У 2 вместе с У 2 начинает вращаться, а Н 3 удерживается силами трения от вращения. В результате этого зубья У 2 перемещаются по зубьям Н 3, и У 2 с грузом 4 и плашками 6 поднимается на высоту зуба. Когда вращающийся У 2 поднимается на полную высоту зуба, в следующее мгновение он срывается с зуба и наносит удар по Н 3. П

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК

„„SU„„541367

Ai (51)5 Е 21 В 7 24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ Н0МНТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П<НТ СССР (21) 4268411/24 03 (22) 26 ° 06.87 (46) 07.02.90. Бюл. И- 5 (71) Всесоюзный научно-исследовательский н проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения (72) С.П.Мельников, В.Н.Комаров, M.M.Ðîçèí, Л.П.Андреев, В.Н,Терентьев, В.Ф.Алексиков и Г.В.Широконосов (53) 622.243.955(088.8) .(56) Авторское свидетельство СССР

1002499, кл. Е 21 В 7/24, 1981.

2 (54) БУР УДАРНО-ВРИЦАТЕПЬНОГО ДЕЙСТВИЯ (57) Изобретение относится к бурению скважин, в частности к проходке скважин большого диаметра в крепких горньгх породах ударно-вращательным способом. Цель — увеличение IGIH бура, надежности и долговечности его работы, Бур включает полый цилиндрический корпус 1, внутри которого размещен ударник (У) 2, и наковальню (Н) 1541367

3. Корпус 1 жестко соединен с переходником 10. К верхней части У 2 прикреплены плашки 6 механизма поворота долота 7, соединенного с Н 3. На

5 рабочеи трубе 5 Н 3 закреплены плашки 8, которые могут взаимодействовать с плашками 6 и вместе с ними образуют механизм поворота долота 7.

Винтовые выступы 12 У 2 опираются на ответные выступы 13 Н 3. Винтовые выступы 12, 13, У 2 и Н 3 обраэуют ударный механизм бура. Плашки 6, 8 установлены с возможностью поворота вокруг своей оси. При вращении бу- 15

Изобретение относится к области бурения скважин и, в частности, к проходке скважин большого диаметра в крепких горных породах ударно-вращательным способом.

Цель изобретения — увеличение 25

КПД бура, надежности и долговечности его работы.

На фиг.1 дан бур ударно-вращательного действия, продольный разрез; на фиг.2 — плашка поворотного механизма бура, вид в аксонометрии; на фиг.3 — сечение А-А на фиг.1. Бур ударно-вращательного действия включает корпус 1 (фиг.1), внутри которого размещен ударник 2, приспособленный к взаимодействию с нако;вальней 3. Ударник снабжен грузом а наковальня — рабочей трубой 5.

К верхней части ударника 2 прикреплены плашки 6 механизма поворота до- 40 лота 7, соединенного с наковальней 3.

На рабочей трубе 5 наковальни 3 закреплены плашки 8 (фиг. 1, 3), которые могут взаимодействовать с плашками 6 и вместе с ними образуют ме- 45 ханиэм поворота долота 7. Корпус 1 жестко соединен с колонной бурильных труб 9, т.е. колонна бурильных труб 9 соединена через переходник 10 с опорной трубой 11, а переходник

10 жестко скреплен с корпусом 1.

Опорная труба жестко соединена с переходником, на боковой его поверхности выполнены шлицевые пазы, через которые с помощью ответных выступов

55 или через подшипники качения осуществляет я подвижное (шлицевое) соединение переходника с ударником 2, которое передает последнему вращерильных труб 9 груз 4 У 2 вместе с

У 2 начинает вращаться, а Н 3 удерживается силами трения от вращения.

В результате этого зубья У 2 перемещаются по зубьям Н 3, и У 2 с грузом 4 и плашками 6 поднимается на высоту зуба. Когда вращающийся У 2 поднимается на полную высоту зуба, в следующее мгновение он срывается с зуба и наносит удар no H 3, При этом плоскости плашек 6, 8 соприкасаются, и рабочая труба 5, а также Н 3 и долото 7, вовлекаются во вращение. 3 ил . ния от корпуса 1 и позволяет ему при этом перемещаться вдоль оси бура.

На нижней торцовой части ударника 2 имеется один или несколько винтовых выступов 12, имеющих наклонные поверхности вращения.

Винтовые выступы 12 ударника 2 опираются на ответные выступы 13 наковальни 3. Винтовые выступы 12 и 13 ударник 2 и наковальня 3 образуют ударный механизм бура. Плашки 6 и 8 поворотного механизма выполнены с плоскими рабочими поверхностями, наклонными под углом порядка Ь к веро тикали (фиг.1 и 2) . В приводимом на фиг. 1 примере выполнения изобретения ведущие плашки 6 (т.е. плашки ударника) выполнены пла в а ющи ми, т.е, они могут поворачиваться на небольшой угол вокруг своей оси, что обеспечивает полное прилегание рабочих поверхностей плашек поворотного механизма во всех фазах перемещения ведущей плашки 6 по. вертикали.

Суть изобретения не изменится,если сделать плавающими" не ведущие, а ведомые плашки 8 (т.е. плашки, закрепленные. на рабочей трубе 5 наковальни 3) .

В предложенной конструкции крепление плашек 6 к ударнику 2 осуществляется посредством вставки основания плашки 6 (фиг.2) в круглое отверстие 14 в теле ударника 2. При этом сохраняется воможность поворота плашки 6 Hà íекоторый угол вокруг оси отверстия 14, куда вставляется основание 15 плашки 6, Возможность выскакивания плашки

Ь из отнер< !vr п1ецотвращается

5 154 замковым устройством типа байонетного. Для этого плашка 6 имеет выступы 16, которые при установке плашки в отверстие взаимодействуют с соответствующими выточками 17 в теле ударника 2 и при повороте плашки на

90 надежно предотвращают выпадение плашки из отверстия 14, не препятствуя при этом проворачиванию плашки 6 в обоих направлениях на угол, требуемый для сохранения полного контакта между рабочими плоскостями плашек 6 и 8.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. руэ 4 ударника 2 соединен с бурильными трубами 9 через шлицевой узел, что дает возможность ударнику перемещаться вдоль оси на высоту зуба.

При вращении бурильных труб 9 груз 4 ударника 2 вместе с ударником также начнет вращаться, а наковальня 3 будет удерживаться силами трения от вращения, вследствие чего зубья б ударника 2 будут перемещаться по зубьям наковальни 3 и ударник 2 с грузом 4 и плашками 6 будет подниматься на высоту зуба. На фиг,1 показан момент, когда вращающийся ударник 2 поднялся на полную высоту зуба и в следующее мгновение сорвется с него и нанесет удар по наковальне

3, К этому моменту плашка 6 ударника поднимается на уровень плашки 8 рабочей трубы 5 наковальни 3. Как только ударник 2 начнет падать, плоскости плашек 6 и 8 соприкоснутся, и рабочая труба 5, а вместе с ней наковальня 3 и долото 7, будут увлечены во вращение., которое будет продолжаться до тех пор, пока ударник

2 не упадет в нижнее положение, при котором плашка 6 опустится вниз и выйдет из зацепления с плашкой 8.

3а это время долото 7 провернется на некоторый угол и цикл будет повторяться до тех пор, пока не прекратится вращение инструмента. . При детальном рассмотрении взаимодействия плашек 6 и 8,осуществляющих поворот долота 7, следует учитывать, что контакт рабочих поверхностей должен происходить под углом, достаточным для нейтрализации сил трения, препятствующих перемещению плашек 6 относительно плашек 8.

1367

5

Расчеты показывают, что даже при нормань рабоге бура усилия контакта между плашками 6 и 8 настолько велики, что при вертикальных рабочих поверхностях силы трения могут превышать силы, заставляющие ударник падать, в результате чего произойдет либо зависание ударника, либо резкое снижение KIfg удара.

Очистка забоя при бурении с применением бура ударно-вращательного действия может осуществляться различными способами. В приводимом примере выполнения изобретения преду-. смотреHB подача очистного агента по кольцевому пространству двойной бурильной колонны и далее по кольцевому пространству, между корпусом бу» ра и ударным механизмом.

После этого воздух очищает забой от шлама и выносит его через центральный канал бура и внутреннюю трубу двойной бурильной колонны на поверхность, Предлагаемая конструк ия бура ударно-вращательного действия имеет несомненные преимущества перед известной конструкцией в следующем: упрощается изготовление плашек механизма поворота долота; обеспечивается высокая точность прилегания рабочих плоскостей механизма поворота во всех положениях ударника (верхнем, нижнем, промежуточных); создается возможность наплавки рабочих поверхностей плашек с последующей их шлифовкой как в условиях производства, так и при ремонте.

Это обеспечит многократное повышение надежности и долговечности механизма поворота долота и бура в целом.

Формула изобретения

Бур ударно-вращательного действия, включающий полый цилиндрический корпус, жестко соединенный с переходником, ударник и наковальню с соответствующими винтовыми выступами, расположенными с возможностью их взаимодействия между собой, и механизм поворота долота, выполненный из плашек, закрепленных соответственно на ударнике и наковальне с возможностью взаимодействия рабочими поверхностяии между собой, о т л и ч а—

1541367

17

Составитель Л.Ищукин

Редактор В.Данко Техред М. Ходанич Корректор C,Øåêìàð

Тираж 487

Подписное

Заказ 269

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 ю щ и Й с я тем, что, с целью увеличения КПД бура, надежности и долговечности его работы, рабочие поверхности.плашек выполнены наклонными, при этом плашки, закрепленные, на ударнике или на наковальне, установлены с возможностью поворота вокруг своей оси.