RU2204679C1

RU2204679C1 - Hole drilling device

Info

Publication number: RU2204679C1
Application number: RU2001126484/03A
Authority: RU
Inventors: В.С. Литвиненко; Г.Н. Соловьев; шов Б.Б. Кудр; Б.Б. Кудряшов
Original assignee: Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (Технический университет)
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-05-20

Abstract

FIELD: mining industry; applicable in drilling of vertical holes in loose, poorly coherent and porous rocks. SUBSTANCE: device has rock-cutting drilling tool suspended through cable socket on load-carrying cable, direct reducer secured between drilling tool and electric motor, winch with wound load-carrying cable, electric power source. Device is additionally provided with the following components located on one axle: reverse reducer installed on the other end of electric motor, hole reamer, bracer and drill collar. Reamer is made in the form of conical auger with flanges fortified with hard alloy. Conical auger is rigidly connected with reverse reducer. Drill collar is joined with bracer with the help of radial thrust bearings. Drilling tool is made in the form of conical auger with flanges fortified with hard alloy. EFFECT: two-fold increase of device efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для бурения вертикальных скважин в рыхлых, слабосвязных, пористых породах. The invention relates to the mining industry and can be used for drilling vertical wells in loose, weakly connected, porous rocks.

Известны самоходные буровые установки УГБ-50М, УГБ-1ВС, предназначенные для бурения гидрогеологических, инженерных и разведочных скважин (см. Справочник инженера по бурению геолого-разведочных скважин, том 1, с. 101-104, под редакцией проф. Козловского Е.А. Основной вид бурения - вращательный, без промывки с использованием шнеков). Установка включает буровой станок, бурильную колонну, состоящую из шнеков, и также позволяет бурить ударно-канатным способом. Known self-propelled drilling rigs UGB-50M, UGB-1VS, designed for drilling of hydrogeological, engineering and exploratory wells (see the Manual of an engineer for drilling exploration wells, volume 1, p. 101-104, edited by prof. E. Kozlovsky The main type of drilling is rotary, without flushing using screws). The installation includes a drilling rig, a drill string, consisting of screws, and also allows you to drill shock-rope method.

Недостатком установки является наличие дорогостоящего оборудования - бурового станка, гидравлического и электрического оборудования, а также она требует значительных затрат времени на спускоподъемные операции. The disadvantage of the installation is the availability of expensive equipment - a drilling rig, hydraulic and electrical equipment, and it also requires a significant investment of time on tripping operations.

Наиболее близким аналогом изобретения является "Колонковый электромеханический буровой снаряд", основанный на разрушении горной породы (льда) резцами кольцевой коронки с получением керна (авторское свидетельство СССР 1472613, Кл. Е 21 В 4/04, публ. БИ 14, 1989 г.), взятый нами за прототип. Соответствующая буровая установка включает в себя буровой электромеханический снаряд, подвешенный на грузонесущем кабеле и снабженный кольцевой коронкой, керноприемной трубой, электрическим двигателем с редуктором, лебедку, на которой намотан грузонесущий кабель, мачту с роликом и источник электрической энергии. The closest analogue of the invention is the “Core electromechanical drill”, based on the destruction of rock (ice) with cutters of the annular crown to obtain a core (copyright certificate of the USSR 1472613, Cl. E 21 B 4/04, publ. BI 14, 1989) taken by us as a prototype. The corresponding drilling rig includes an electromechanical drill suspended on a load-carrying cable and equipped with an annular crown, a core-receiving pipe, an electric motor with a gearbox, a winch on which a load-carrying cable is wound, a mast with a roller and an electric energy source.

Недостатком данного устройства являются сложность его конструкции при использовании устройства для бурения рыхлых, слабосвязных и пористых горных пород из-за специфичности выполняемых функций бурения скважин во льдах с низкими температурами - до -57^oС и как следствие этой специфичности - низкий КПД при бурении указанных выше пород.The disadvantage of this device is the complexity of its design when using a device for drilling loose, loosely coupled and porous rocks due to the specificity of the functions performed by drilling wells in ice with low temperatures - up to -57 ^o C and as a consequence of this specificity - low efficiency when drilling the above rocks.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Техническим результатом изобретения является создание более простого устройства для бурения скважин в рыхлых, слабосвязных и пористых породах и повышение КПД устройства. The objective of the invention is to remedy these disadvantages. The technical result of the invention is the creation of a simpler device for drilling wells in loose, loosely coupled and porous rocks and increasing the efficiency of the device.

Технический результат достигается тем, что устройство для бурения скважин, включающее подвешенный через кабельный замок на грузонесущем кабеле породоразрушающий буровой инструмент, редуктор прямого вращения, закрепленный между буровым инструментом и электродвигателем, лебедку, на которой намотан грузонесущий кабель, мачту с роликом и источник электрической энергии, согласно изобретению, дополнительно снабжено расположенными на одной оси редуктором обратного вращения, размещенным на другом конце электродвигателя; расширителем скважины, выполненным в виде конусного шнека с ребордами, армированными твердым сплавом, жестко соединенным с редуктором обратного вращения; распорным устройством и утяжеленной бурильной трубой, соединенной с распорным устройством посредством опорных подшипников, при этом буровой инструмент выполнен в виде конусного шнека с ребордами, армированными твердым сплавом. The technical result is achieved by the fact that a device for drilling wells, including a rock cutting tool, suspended through a cable lock on a load-carrying cable, a direct rotation reducer fixed between the drilling tool and an electric motor, a winch on which a load-carrying cable is wound, a mast with a roller and an electric energy source, according to the invention, it is additionally provided with a reverse rotation reducer located on one axis, located at the other end of the electric motor; a well extender made in the form of a cone screw with flanges reinforced with a hard alloy rigidly connected to a reverse rotation reducer; a spacer device and a weighted drill pipe connected to the spacer device by means of thrust bearings, while the drilling tool is made in the form of a cone screw with flanges reinforced with hard alloy.

Устройство поясняется чертежом, где показана общая схема устройства. The device is illustrated in the drawing, which shows a General diagram of the device.

Устройство для бурения скважин в рыхлых, слабосвязных и пористых горных породах состоит из бурового инструмента 1, выполненного в виде конусного шнека с ребордами, армированными твердым сплавом, который соединен с электродвигателем прямого вращения 2 посредством редуктора 3. С другой стороны электродвигатель 2 через редуктор обратного вращения 5 соединен с расширителем скважины 4, выполненным в виде конусного шнека с ребордами, армированными твердым сплавом. Утяжеленная бурильная труба 7 соединена с распорным устройством 6 посредством опорных подшипников 8, при этом один конец грузонесущего кабеля 9 соединен с устройством посредством кабельного замка 10, а другой конец грузонесущего кабеля 9 соединен через токосъемник 11 с источником электрической энергии 12. Устройство снабжено также лебедкой 13, на барабан которой намотан грузонесущий кабель 9, мачтой 14 с роликом 15. A device for drilling wells in loose, loosely coupled and porous rocks consists of a drilling tool 1 made in the form of a cone screw with flanges reinforced with hard alloy, which is connected to the direct rotation motor 2 through gear 3. On the other hand, the electric motor 2 is through a reverse rotation gear 5 is connected to the borehole expander 4, made in the form of a conical screw with flanges reinforced with hard alloy. The weighted drill pipe 7 is connected to the spacer device 6 by means of support bearings 8, while one end of the load-carrying cable 9 is connected to the device by means of a cable lock 10, and the other end of the load-carrying cable 9 is connected via a current collector 11 to an electric power source 12. The device is also equipped with a winch 13 , on the drum of which a load-carrying cable 9 is wound, a mast 14 with a roller 15.

Устройство работает следующим образом. После сборки устройства и постановки его в скважину подается электрическая энергия по жилам грузонесущего кабеля 9 к электродвигателю 2. Запускается электродвигатель 2, при этом буровой инструмент 1, выполненный в виде конусного шнека с ребордами, армированными твердым сплавом, вращаясь с малыми оборотами за счет большого передаточного числа редуктора прямого вращения 3, внедряется в рыхлую горную породу, увлекая за собой все устройство. Вращающий момент, создаваемый редуктором обратного вращения, равный вращающему моменту, затраченному на бурение скважины буровым инструментом 1, воспринимается расширителем скважины 4, выполненным в виде конусного шнека, используется для расширения скважины до заданного диаметра. В процессе бурения вращающий момент, создаваемый редуктором прямого вращения, и вращающий момент, создаваемый редуктором обратного вращения, могут меняться на незначительную величину за счет разной прочности породы. В этом случае для исключения вращения корпуса бурового снаряда используется распорное устройство 6. Для создания осевой нагрузки на забой скважины при применении грузонесущего кабеля 9 используется утяжеленная бурильная труба 7, соединенная с устройством посредством опорных подшипников 8, исключающих закручивание грузонесущего кабеля 9. Скважина образуется за счет механического уплотнения проходимой рыхлой, слабосвязной или пористой породы. The device operates as follows. After assembling the device and placing it into the well, electric energy is supplied through the cores of the load-carrying cable 9 to the electric motor 2. The electric motor 2 is started, while the drilling tool 1, made in the form of a cone screw with flanges reinforced with hard alloy, rotates at low speeds due to the large transfer number of direct rotation reducer 3, is introduced into loose rock, carrying the whole device. The torque created by the reverse rotation reducer, equal to the torque spent on drilling the well with the drilling tool 1, is perceived by the borehole expander 4, made in the form of a cone screw, used to expand the borehole to a predetermined diameter. During drilling, the torque generated by the forward rotation reducer and the torque created by the reverse rotation reducer can vary by a small amount due to different rock strengths. In this case, to prevent rotation of the drill case, a spacer 6 is used. To create an axial load on the bottom of the well when using a load-carrying cable 9, a weighted drill pipe 7 is used, which is connected to the device by thrust bearings 8, which prevent twisting of the load-carrying cable 9. The well is formed due to mechanical compaction of passable loose, loosely coupled or porous rock.

Техническое преимущество предложенного авторами устройства для бурения рыхлых, слабосвязных и пористых пород, как следует из описания его конструкции и работы, состоит в конечном итоге в создании двух вращающих моментов при бурении скважин - вращающего момента, затрачиваемого на разрушение горной породы буровым инструментом впереди движущегося забоя, и дополнительного вращающего момента, создаваемого редуктором обратного вращения, воспринимаемого расширителем скважины, что позволяет увеличить КПД предложенного устройства практически в два раза. The technical advantage of the device proposed by the authors for drilling loose, loosely coupled and porous rocks, as follows from the description of its design and operation, consists ultimately in creating two torques when drilling wells - the torque spent on rock destruction by a drilling tool in front of the moving face, and additional torque created by the reverse rotation reducer perceived by the well expander, which allows to increase the efficiency of the proposed device in practice ki twice.

Claims

A device for drilling wells, including a rock cutting tool suspended through a cable lock on a load-carrying cable, a direct rotation reducer mounted between the rock cutting tool and an electric motor, a winch on which a load-carrying cable is wound, an electric energy source, characterized in that the device is further provided with one axis with a reverse rotation reducer placed on the other end of the electric motor; a well expander made in the form of cones auger with flanges reinforced with hard alloy connected to a reverse rotation reducer, a spacer device and a weighted drill pipe connected to the spacer by thrust bearings, while the drilling tool is made in the form of a cone screw with flanges reinforced with hard alloy.