RU2186925C2

RU2186925C2 - Gear to drill holes

Info

Publication number: RU2186925C2
Application number: RU2000118447A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Воробьев; В.Ф. Роженцов; Ю.Ф. Авдонин; В.Я. Заслов
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2002-08-10

Abstract

FIELD: design of gears to drill large-diameter holes by submersible pneumatic striker with use of rotor-bit drilling rig. SUBSTANCE: gear includes pneumatic striker which body houses piston-striker through which axial hole air distribution tube is passed. Drill bit is put on tube for interaction with piston- striker. Air distribution tube is passed through axial hole of drill bit. Cone drill bit whose diameter is less than diameter of drill bit is positioned on this end of air distribution tube. Body is screwed on to drill pipe string of drilling rig. EFFECT: reduced energy consumption, expanded technological capabilities of energy-saving low-power cone drilling rigs. 2 dwg

Description

Изобретение относится к буровой технике, а именно к конструкции устройств для бурения погружными пневмоударниками скважин большого диаметра на станках шарошечного бурения. The invention relates to drilling equipment, and in particular to the design of devices for drilling submersible pneumatic hammers of large diameter wells on roller cone drilling machines.

Известны шарошечные долота, закрепленные на бурильной колонке станков шарошечного бурения (см. Справочник инженера по бурению, под редакцией В.И. Мищевича, Н.А.Сидорова, изд. "Недра", М., 1973 г., т. I, с. 174-180). Known cone bits mounted on the drill string of cone drilling machines (see the reference engineer for drilling, edited by V.I. Mishchevich, N.A. Sidorov, ed. "Nedra", M., 1973, t. I, p. 174-180).

Незначительное увеличение диаметра буримых скважин требует значительного увеличения осевого усилия и крутящего момента на бурильную колонку, что может обеспечить использование только мощных габаритных станков шарошечного бурения с большими энергозатратами. A slight increase in the diameter of drilled wells requires a significant increase in axial force and torque on the drill string, which can ensure the use of only powerful dimensional roller drilling machines with high energy consumption.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является устройство для бурения скважин, содержащее пневмоударник, в корпусе которого размещен поршень-ударник, через осевое отверстие которого пропущена воздухораспределительная трубка, на которой с возможностью взаимодействия с поршнем-ударником установлена штыревая коронка (см. а. с. СССР 998742 А, кл. Е 24 С 3/21, 1983 г.). The closest in technical essence to the claimed invention is a device for drilling wells, containing a hammer, in the housing of which there is a piston-hammer, through the axial hole of which an air distribution tube is passed, on which a pin crown is mounted with the possibility of interaction with the piston-hammer (see a. S. USSR 998742 A, class E 24 C 3/21, 1983).

При бурении скважин большого диаметра данным устройством требуется большой расход сжатого воздуха, применение специальных мощных компрессорных установок, в конечном счете это увеличивает энергозатраты. When drilling wells of large diameter with this device, a large consumption of compressed air is required, the use of special powerful compressor units, ultimately this increases energy costs.

Изобретение решает задачу снижения энергозатрат при бурении скважин большого диаметра, расширяет технологические возможности экономичных маломощных шарошечных буровых станков. The invention solves the problem of reducing energy consumption when drilling large diameter wells, expands the technological capabilities of economical low-power roller cone drilling machines.

Для достижения поставленной цели заявленное изобретение - устройство для бурения скважин содержит следующие, выраженные определенными понятиями существенные признаки, совокупность которых направлена на решение только одной задачи. To achieve this goal, the claimed invention - a device for drilling wells, contains the following essential features expressed by certain concepts, the totality of which is aimed at solving only one problem.

Изобретение содержит пневмоударник, в корпусе которого размещен поршень-ударник, через осевое отверстие которого пропущена воздухораспределительная трубка, на которой с возможностью взаимодействия с поршнем-ударником установлена штырева коронка. The invention comprises a hammer, in the housing of which there is a piston-hammer, through an axial hole of which an air distribution tube is passed, on which a crown is installed with the possibility of interaction with the piston-hammer.

По отношению к наиболее близкому аналогу у заявляемого имеются следующие отличительные признаки: воздухораспределительная трубка пропущена через осевое отверстие штыревой коронки, при этом конце воздухораспределительной трубки закреплено шарошечное долото, диаметр которого меньше, чем диаметр штыревой коронки. In relation to the closest analogue, the claimed one has the following distinctive features: an air distribution tube is passed through the axial hole of the pin crown, while a cone bit is fixed to the end of the air distribution tube, the diameter of which is smaller than the diameter of the pin crown.

Такая совокупность признаков снижает энергозатраты при бурении скважин большого диаметра с экономичных маломощных шарошечных буровых станков. This set of features reduces energy consumption when drilling large diameter wells with economical low-power roller cone drilling machines.

Достигается это тем, что существенные признаки приобрели новое свойство - так, воздухораспределительная трубка не только выполняет свое прямое назначение в пневмоударнике - распределять воздушный поток, но и служит теперь для переноса осевого усилия и крутящего момента от бурильной колонки на шарошечное долото, обеспечивая бурение опережающего забоя. Это позволило использовать мощности компрессора шарошечного станка не только для проветривания забоя шарошечного долота, но и использовать их для работы пневмоударника, расширяющего забой шарошечного долота. При этом кольцевидная штыревая коронка пневмоударника разрушает уже ослабленный, уступообразный забой, что не требует мощного пневмоударника и дополнительных энергозатрат. This is achieved by the fact that the essential features have acquired a new property - for example, the air distribution tube not only fulfills its direct function in the hammer — to distribute the air flow, but also now serves to transfer the axial force and torque from the drill string to the roller bit, ensuring the drilling of the leading face . This made it possible to use the compressor power of the cone machine not only to ventilate the face of the cone bit, but also to use them for the operation of a hammer, expanding the cone of the cone bit. In this case, the annular pin crown of the hammer destroys the already weakened, ledge-shaped face, which does not require a powerful hammer and additional energy costs.

По имеющимся сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявленного изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна". According to available information, the set of essential features characterizing the essence of the claimed invention is not known from the prior art, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "novelty."

По мнению авторов, сущность заявленного изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат совокупности признаков, которые отличают от близкого аналога заявленное изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень". According to the authors, the essence of the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for a specialist, since the above effect on the resulting technical result of a combination of features that distinguish the claimed invention from a close analogue does not come out of it, which allows us to conclude that it meets the criterion " inventive step. "

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе, может быть многократно использована в конструкции устройств для бурения скважин на серийных станках шарошечного бурения, расширяя их технологические возможности бурения скважин большого диаметра. The set of essential features characterizing the essence of the invention, in principle, can be repeatedly used in the design of devices for drilling wells on serial rolling-cutter drilling machines, expanding their technological capabilities for drilling large diameter wells.

Сущность изобретения поясняется чертежами общего вида устройства фиг. 1 и фиг. 2. The invention is illustrated by drawings of a General view of the device of FIG. 1 and FIG. 2.

Устройство для бурения скважин содержит пневмоударник, в корпусе 1 которого размещен поршень-ударник 2, через осевое отверстие которого пропущена воздухораспределительная трубка 3, на которой с возможностью взаимодействия с поршнем-ударником 2 установлена штыревая коронка 4. Воздухораспределительная трубка 3 пропущена через осевое отверстие штыревой коронки 4, при этом на конце воздухораспределительной трубки 3 закреплено шарошечное долото 5. Корпус 1 навинчен на бурильной колонке 6 шарошечного бурового станка (не показан). The device for drilling wells includes a hammer, in the housing 1 of which a piston-hammer 2 is placed, through an axial hole of which an air distribution tube 3 is passed, on which a pin crown 4 is installed with the possibility of interaction with the piston-hammer 2. The air distribution tube 3 is passed through the axial hole of the pin crown 4, while at the end of the air distribution tube 3 a cone bit 5 is fixed. The housing 1 is screwed onto a cone 6 of a cone drilling machine (not shown).

Работает устройство следующим образом. В начальный момент при вращении бурильной колонки 6 и подачи по нему сжатого воздуха шарошечное долото 5 разрушает центральную часть забоя 7 скважины и колонка 6 перемещается вниз. При соприкосновении штыревой коронки 4 с уступом забоя 7 по периметру скважины пневмоударник начинает работать, а его выхлоп используется для проветривания и выноса шлама из забоя шарошечного долота. Сжатый воздух из бурильной колонки 6 через подводящее осевое отверстие 8 воздухораспределительной трубки 3 и отверстия 9 поступает в камеру 10 холостого хода через кольцевую проточку 11, отверстия 12 и каналы 13 поршня-ударника 2. Удаление сжатого воздуха из камеры рабочего хода 14 осуществляется по пути: каналы 15, отверстия 16, кольцевая проточка 17 поршня-ударника 2, отверстия 18 и отводящее осевое отверстие 19 воздухораспределительной трубки 3, продувочные отверстия шарошечного долота 5 для выноса шлама из его забоя 7. После чего отработанный сжатый воздух вместе со шламом от шарошечного долота попадает в зону забоя штыревой коронки 4, захватывает шлам от работы этой коронки и выбрасывает весь шлам из скважины. Дополнительная продувка забоя штыревой коронки 4 производится посредством отбора отработанного сжатого воздуха из отверстий 19 и 20 воздухораспределительной трубки 3, кольцевой проточки 21 штыревой коронки 4. После этого начинается холостой ход. На фиг. 2 показан момент начала рабочего хода поршня-ударника 2. Поступление свежего воздуха в камеру рабочего хода 14 осуществляется по следующему пути: подводящее осевое отверстие 8, отверстие 9 воздухораспределительной трубки 3, кольцевая проточка 17, отверстия 16, каналы 15, выполненные в поршне-ударнике 2. Выхлоп отработанного сжатого воздуха из камеры холостого хода 10 осуществляется через отверстие 18, отводящее осевое отверстие 19, продувочные отверстия шарошечного долота 5. Дополнительная продувка забоя штыревой коронки 4 производится аналогично, что и при совершении поршнем-ударником 2 холостого хода. The device operates as follows. At the initial moment, when the drill column 6 is rotated and compressed air is supplied through it, the cone bit 5 destroys the central part of the bottom face 7 of the well and the column 6 moves down. When the pin 4 is in contact with the ledge of the face 7 along the perimeter of the well, the hammer starts to work, and its exhaust is used to ventilate and remove the sludge from the face of the cone bit. Compressed air from the drill string 6 through the axial inlet 8 of the air distribution tube 3 and the hole 9 enters the idle chamber 10 through the annular groove 11, the holes 12 and the channels of the piston-hammer 2. The compressed air is removed from the working chamber 14 along the path: channels 15, openings 16, annular groove 17 of the piston-hammer 2, openings 18 and the outlet axial hole 19 of the air distribution tube 3, purge openings of the cone bit 5 to remove the sludge from its face 7. Then the spent compressed air, together with cuttings from the cone bit, enters the bottom zone of the pin crown 4, captures the cuttings from the work of this crown and throws all the cuttings from the well. Additional blowing of the bottom face of the pin crown 4 is carried out by selecting the exhaust compressed air from the holes 19 and 20 of the air distribution tube 3, the annular groove 21 of the pin crown 4. After that, the idling starts. In FIG. 2 shows the start of the stroke of the piston-hammer 2. Fresh air enters the chamber of the stroke 14 by the following path: axial inlet 8, hole 9 of the air distribution tube 3, annular groove 17, holes 16, channels 15 made in the piston-hammer 2. The exhaust of exhaust compressed air from the idling chamber 10 is carried out through the hole 18, the outlet axial hole 19, the purge openings of the cone bit 5. The additional purge of the bottom of the pin 4 is made similarly , as with the piston-drummer 2 idling.

После завершения рабочего хода поршнем-ударником 2 цикл повторяется. After completion of the stroke of the piston-hammer 2, the cycle is repeated.

Claims

A device for drilling wells, comprising a pneumatic hammer, in the housing of which there is a piston-hammer, through which an air distribution pipe is passed through an axial hole, on which, with the possibility of interaction with a piston-hammer, a pin crown is installed, characterized in that the air distribution pipe is passed through an axial hole of the pin crown, at the same time, a cone bit is fixed at the end of the air distribution tube, the diameter of which is less than the diameter of the pin crown.