RU2736685C1 - Погружной гидроударный механизм молота для проведения вертикального бурения буровзрывных скважин - Google Patents
Погружной гидроударный механизм молота для проведения вертикального бурения буровзрывных скважин Download PDFInfo
- Publication number
- RU2736685C1 RU2736685C1 RU2019127947A RU2019127947A RU2736685C1 RU 2736685 C1 RU2736685 C1 RU 2736685C1 RU 2019127947 A RU2019127947 A RU 2019127947A RU 2019127947 A RU2019127947 A RU 2019127947A RU 2736685 C1 RU2736685 C1 RU 2736685C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drilling
- piston
- torque
- drill bit
- hammer
- Prior art date
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 25
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title abstract description 48
- 238000005422 blasting Methods 0.000 title description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000009527 percussion Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 17
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 11
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 230000005477 standard model Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
- E21B4/06—Down-hole impacting means, e.g. hammers
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B6/00—Drives for drilling with combined rotary and percussive action
- E21B6/02—Drives for drilling with combined rotary and percussive action the rotation being continuous
- E21B6/04—Separate drives for percussion and rotation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к буровой технике, а именно к погружным буровым устройствам с объемным гидроприводом для ударно-вращательного бурения скважин. Погружной гидроударный механизм молота содержит распложенные в бурильной трубе ударное устройство, содержащее поршень и механизм его управления, устройство передачи крутящего момента буровому долоту, расположенное над поршнем, и систему подачи и отвода рабочей жидкости, обеспечивающую возвратно-поступательное перемещение поршня, передачу крутящего момента буровому долоту и очистку забоя. Система подачи и отвода рабочей жидкости, обеспечивающая возвратно-поступательное перемещение поршня и передачу крутящего момента буровому долоту, выполнена в виде замкнутого контура маслопроводящих трубок высокого и низкого давления, соединенных с механизмом управления поршнем и устройством передачи крутящего момента буровому долоту через адаптер-распределитель. Система подачи и отвода рабочей жидкости для очистки забоя выполнена в виде воздуховода. Устройство передачи крутящего момента буровому долоту выполнено в виде геротора с фиксированной шестерней – статором и подвижной шестерней - ротором, соединенным посредством планетарного соединения с внешней шестерней, находящейся в зацеплении со шлицевой трубкой, которая другим концом через шлицы соединена с хвостовиком и жестко закрепленным к нему буровым долотом. Обеспечивается снижение энергопотребления, сокращение времени обслуживания, а также возможность передачи масла высокого давления без наращивания труб - однозаходным способом. 2 з.п. ф-лы, 15 ил.
Description
Изобретение относится к буровой технике, а именно к погружным буровым устройствам с объемным гидроприводом для ударно-вращательного бурения скважин, и может найти применение в геологоразведке, гидрогеологии и горной промышленности при проведении однопроходного бурения буровзрывных скважин.
В мире крупнейший рынок буровых систем связан с бурением отверстий (буровзрывных скважин) от 130 до 230 мм, с глубиной от 12 до 24 м. По этой причине усилия направлены на однопроходную технику для эксплуатационного бурения в карьерах с максимальной скоростью.
Вопрос времени и энергии имеет основополагающее значение для обеспечения устойчивости таких процессов, как добыча полезных ископаемых и разработка карьеров, для которых обычно добавленная стоимость и маржинальность ограничены. Многие производители бурильных установок столкнулись с проблемой повышения производительности в современных пневматических буровых системах, и до сих пор не достигли результатов, представляющих собой настоящий прорыв. При этом среди потребителей бурильных систем есть запрос на превосходный уровень устойчивости и безопасного функционирования, в частности, для систем бурения в карьерах. Однако, такой спрос до сих пор не реализован.
Для промышленного бурения, в основном под землей, на сегодня есть только одно устройство использующее воду высокого давления, это молоток шведской компании WASSARA [https://www.wassara.com/Technology/], [https://youtu.be/WuY4q53Gv0w].
Но техническая проблема использования воды в том, что она замерзает, нужна сама вода (не везде она есть), и при давлении 190 Бар ее надо очень много. Кроме того, система работает по открытому циклу и требует предварительной очистки воды.
Известны также разработки норвежской компании с гидравлической установкой и подачей масла в погружной механизм. Но они работают по иному принципу и в больших диаметрах, и бурят с непрерывной подачей жестким шлангом.
Согласно ["БУРЕНИЕ РАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИН", Соловьев Н.В., Бронников И.Д., Хромин
Е.Д., Учебное пособие М: ИЗД. МГГА, 2002.] вращательно-ударный способ бурения - метод разрушения пород забоя, главным образом, за счет суммарного воздействия статических, постоянно действующих осевой и окружной нагрузок, в результате которых происходит резание, смятие, раздавливание или истирание породы. Кроме того, периодически действующая динамическая нагрузка обеспечивает разупрочнение породы и создание в ней дополнительных, усталостных напряжений. Способ характеризуется высокими осевыми нагрузками и частотами вращения снаряда (близкими к значениям их при вращательном бурении) и невысокой энергией удара.
При этом способе преобладает разрушение за счет воздействия осевой и окружных нагрузок.
Практический опыт показал, что применение гидроударников с однослойными (в VIII - IX категории) и импрегнированными (в породах X - XII категории) алмазными коронками позволяет повысить механическую скорость бурения до 50 - 70 % и проходку на коронку до 40 - 50 % по сравнению с обычным вращательным алмазным бурением. Кроме того, существенно повышается выход керна и снижается интенсивность искривления скважины.
Состав бурового снаряда при бурении твердосплавными коронками в породах VI - VII категории ударно-вращательным способом таков: твердосплавная коронка, кернорватель, колонковая труба длиной 5 - 8 м, износостойкий переходник с колонковой трубы на гидроударник, гидроударник, переходник, колонна бурильных труб муфтово-замкового соединения.
При бурении сильнотрещиноватых пород одинарный колонковый набор заменяется эжекторным снарядом.
Наилучшие результаты в хрупких породах IX - XII категорий достигают при вращательно-ударном способе (в) алмазными коронками.
Известна погружная ударная машина по патенту RU 2097520, кл. Е 21 В 4/14, Е 21 С 3/24, опубл. в БИ 33, 1997 г., которая включает переходник с трубкой, корпус с гильзой, ударник с осевым сквозным каналом, разделяющий полость корпуса на рабочие камеры прямого и обратного хода, систему распределения энергоносителя по рабочим камерам, содержащую ступенчатый питающе-разрядный клапан, питающий, сливной, разрядный и командный тракты камеры прямого хода.
Недостатком этой машины является низкая надежность, так как во время работы с абразивными энергоносителями типа глинистых растворов происходит быстрый износ рабочих поверхностей питающе-разрядного клапана вследствие резкого увеличения скоростей
потока рабочей жидкости в питающей щели между седлом и клапаном во время его перекидки.
Наиболее близким аналогом является погружной гидроударник (RU 2182954, опубл.: 27.05.2002), включающий корпус с гильзой, разрядный шток, ударник с центральным сквозным каналом и головкой, разделяющей полость гильзы на камеры прямого и обратного хода, и питающе-разрядную систему камеры прямого хода, содержащую разрядный клапан, установленный на разрядном штоке, питающий, сливной, разрядный и командный тракты, отличающийся тем, что в питающем тракте питающе-разрядной системы камеры прямого хода размещен клапан в виде эластичного кольца, установленный в головке ударника с кольцевым зазором относительно гильзы.
Прототип обеспечивает повышение эксплуатационной надежности за счет улучшения условий работы деталей питающе-разрядной системы и снижения износа посадочных мест клапанов.
Технической проблемой прототипа и иных известных систем и способов бурения является вращение сверху, из-за которого они не могут создать систему передачи масла высокого давления через наращивание труб.
Заявленное изобретение направлено на устранение технической проблемы известных решений.
Для достижения этой цели в заявленном изобретении повторяется та же схема, которая обеспечивала четырехкратное дублирование характеристик систем с верхними молотами посредством их перехода от пневматического перфоратора к гидравлическому.
Техническим результатом является использование наиболее эффективного метода бурения мягких и твердых пород - ударно вращательного метода с обеспечением возможности передачи масла высокого давления без наращивания труб (однозаходным способом).
Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен погружной гидроударный механизм молота, содержащий распложенные в бурильной трубе ударное устройство, содержащее поршень и механизм его управления, устройство передачи крутящего момента буровому долоту, расположенное над поршнем, и систему подачи и отвода рабочей жидкости, обеспечивающую возвратно-поступательное перемещение поршня, передачу крутящего момента буровому долоту и очистку забоя, отличающийся тем, что в
погружном гидроударном механизме система подачи и отвода рабочей жидкости, обеспечивающая возвратно-поступательное перемещение поршня и передачу крутящего момента буровому долоту, выполнена в виде замкнутого контура маслопроводящих трубок высокого и низкого давления, соединенных с механизмом управления поршнем и устройством передачи крутящего момента буровому долоту через адаптер-распределитель, система подачи и отвода рабочей жидкости для очистки забоя выполнена в виде воздухово-да, устройство передачи крутящего момента буровому долоту выполнено в виде геротора с фиксированной шестерней – статором и подвижной шестерней - ротором, соединенным посредством планетарного соединения с внешней шестерней, находящейся в зацеплении со шлицевой трубкой, которая другим концом через шлицы соединена с хвостовиком и жестко закрепленным к нему буровым долотом.
Допустимо, что погружной гидроударный механизм молотка содержит, золотник, кольцевой золотник, каналы высокого давления, каналы подачи и отвода низкого давления, входное, выпускное и перепускное отверстия, две камеры золотника, причем шлицевое (внешнее) зубчатое колесо на валу входит во внутреннюю шлицевую трубу, с возможностью передачи крутящего момента буровому долоту через хвостовик.
Допустимо, что адаптер соединен буровой трубой с головой молота, затем с камерой, имеющий распределитель потока на выходе, где один выходной поток соединен с каналом подачи высокого давления, а второй - с геротором, выполненным с возможностью передачи момента вращения на внешнюю шестерню, выполненную в зацеплении со шлицевой трубой, которая другим концом через шлицы соединена с хвостовиком молота.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 - Фиг.3 показаны схемы подсистемы буровой став и гидромолот в разрезах и разных ракурсах.
На Фиг.4 - Фиг.15 показаны схемы устройства буровой системы в разрезах и разных ракурсах.
На чертежах: 1. Поршень, 2. Золотник, 2.1. Кольцевой золотник, 3. Канал подачи высокого давления, 3.1. Входное отверстие, 3.2. Перепускное отверстие, 4. Канал отвода низкого давления, 4.1. Выпускное отверстие, 4.2. Перепускное отверстие, 5. Камера 1, 5.1. Отверстие соединяющее камеру 1 с золотником, 5.2. Камера 2, 5.3. Отверстие соединяющее камеру 2 с золотником, 5.4. Камера золотника, 6. Канал высокого давления, 7. Канал низ-кого давления, 8. Шлицевая втулка, 9. Внешняя шестерня геротора, 10. Хвостовик, 11. Героротор, 12. Подвижная шестерня геротора (ротор), 13. Фиксированная шестерня геротора (статор), 14, 15, 16 - крышки распределительной головы 17, 18 - корпус распредели-тельной головы, через которую поступает масло высокого давления, 19. Корпус адаптера (соединенитель трубы с молотком), 20. Х-образный держатель трубок высокого 21 и низкого 22 давления, 23. Полость воздуховод (проводящий продувочный воздух), 24. Шестигранная стенка буровой трубы, 25. Соединительные штуцеры, 26. Крепежные болты фиксации соединения труб, 27. Шестерни подачи бурового става.
Осуществление изобретения
Изобретение направлено на разработку буровой системы, способной беспрепятственно интегрироваться в существующее гидравлическое оборудование, обеспечивая следующие уникальные преимущества:
• в его основе лежит ударно-вращательное бурение, зарекомендовавшая себя как наиболее эффективный метод для бурения мягких и твердых пород; замкнутый масляный контур для мощного вращения и удара как можно ближе к забою является наиболее эффективным решением приведения в действие;
• геометрия «вниз по стволу скважины» применяется к гидравлическим, а не пневматическому ударно-вращательному бурению: предотвращение передачи вращения по бурильной колонне ограничивает потери в резьбовых соединениях и обеспечивает полную мощность, необходимую для дробления породы, именно там, где это необходимо;
• не вращающиеся бурильные колонны обеспечивают более простой эффект подачи, снижая нагрузку на мачту (которая может быть более тонкой, за счет стоимости машины и управляемости); в дополнение к безопасности для операторов, это также влияет на стабильность направления и качество отверстий;
• длина бурильной трубы может составлять до 25,5 м для облегчения однопроходного прохода скважины глубиной 24 м: это увеличивает скорость бурения, избегая необходимости менять штанги (что снижает на от 8% до 10% общее время);
• электрические датчики могут быть установлены на борту молотка, подключенного через линию без вращения; они могут иметь основополагающее значение для оптимизации условий бурения в режиме реального времени, то как контроль температуры, угла отклонения;
• весь процесс по сути более эффективен и эластичен: диапазон диаметра от 130 до 230 мм, представляющий стандарт для открытых карьеров, карьеров и гражданских земляных работ, может быть переведен на этот тип оборудования; результатом являются снижение затрат и потребления, а также более быстрое выполнение работ.
Изобретение может быть реализовано с помощью системы, которая состоит из буровой установки на гусеничном ходу, оснащенной гидравлическим ударным механизмом и вращением долота. Система состоит из гусеничного шасси, приводимого в движение гидравлическими двигателями, с установленными, например, следующими компонентами:
- мачта с шестиугольной буровой линией длиной 25,5 м
- гидравлический молот, установленный на нижнем конце бурильной трубы, обес-печивающий вращение и ударно-вращательное бурение долота
- 450 кВт дизельный двигатель, способный управлять:
o компрессором 139 кВт для подачи 254 л / с сжатого воздуха при 14 бар для промывки
- гидравлическим блоком мощностью 300 кВт, который питает:
o гидравлические тяговые двигатели (45 кВт)
o гидравлические цилиндры, подходящие для работы на мачте (10 кВт)
o механизмы подачи и извлечения бурильной трубы (приведение в действие вверх и вниз) (15 кВт)
- Вращение (33 кВт)
o пылеуловитель (20 кВт)
o гидравлический блок охлаждения (5 кВт)
Функция буровой линии.
Передача подачи – сила давления через шестерни, действующие непосредственно на бурильную трубу. Эта функция является фундаментальной для обеспечения контакта бурового долота с породой в скважине (лицом забоя).
Сопротивление крутящему моменту, создаваемому двигателем вращения. Эта функция достигается с помощью направляющих роликов, удерживающих шестигранную мачту на месте
Подача в молот DTH масла высокого давления, вернуть масло низкого давления из молота, обеспечить продувочный воздух. Жидкости (две линии масла и один воздух) могут проходить через бурильную трубу благодаря тому, что она не вращается. Эта функция позволяет дополнительно проводить электрические кабели, позволяя устанавливать датчики непосредственно на молот.
Технический результат изобретения достигается особенностями механической конструкции деталей внутри молотка и принципом их функционирования для обеспечения оригинального способа удара и вращения при контакте с забоем.
Реализуемый способ проведения вертикального бурения буровзрывных скважин, использующий ударно-вращательное бурение, характеризуется использованием буровой установки на гусеничном ходу, оснащенной гидравлическим ударным механизмом и вращением долота, причем для привода молотка используется энергия замкнутого контура масла высокого давления, подаваемой к коронке, а кинетическая энергия жидкости пре-образуется геротором во вращение и молотком в возвратно-поступательное движение поршня, который вращаясь наносит удары по хвостовику, передающему их коронке.
Новым является то, что передача крутящего момента буровому долоту осуществляется через хвостовик, который жестко прикреплен к буровому долоту резьбой, шлицевое (внешнее) зубчатое колесо на валу геротора входит во внутреннюю шлицевую трубу предающую вращение на хвостовик, при этом маслопроводы проектируют так, чтобы подавать масло в нужные камеры геротора и поршня.
Основную часть масла высокого давления из общей камеры напрямую подают в подводящую трубу, из которой через входное отверстие масло поступает в одну из двух камер, в соответствии с отверстием высокого давления, открываемым рукавным клапаном золотника. Формируемым давлением толкается поршень попеременно вверх и вниз, причем, когда давление в одной из двух камер растет, масло течет через отверстия, соединяющие эти камеры с золотником, и воздействуя на кольцевой золотник одновременно перемещает основной золотник вверх или вниз, открывая одновременно свое собственное перепускное отверстие и противоположное перепускное отверстие камеры. Указанными действиями вызывают возвратно-поступательное движение поршня.
Изобретение может быть реализовано с использованием погружного молотка, включающего корпус с гильзой, систему подачи и отвода масла в виде уложенных друг в друга труб, одна из которых для подведения рабочей жидкости к молотку, а вторая для отведения от него, содержащий ударник с центральным сквозным каналом и головкой, разделяющей полость гильзы на камеры прямого и обратного хода, и питающе-разрядную систему камеры прямого хода, содержащую разрядный клапан, установленный на разрядном штоке, питающий, сливной, разрядный и командный тракты.
Погружной гидроударный механизм молотка содержит поршень 1 (см. Фиг.1-Фиг.3), золотник 2, кольцевой золотник 2.1, каналы высокого давления 3, 6, каналы подачи 7 и отвода 4 низкого давления, входное 3.1, выпускное 4.1 и перепускное 4.2 отверстия, две камеры 5, 5.2 золотника 2, причем шлицевое (внешнее) зубчатое колесо на валу входит во внутреннюю шлицевую трубу, с возможностью передачи крутящего момента буровому долоту через хвостовик, который жестко прикреплен к буровому долоту, а маслопроводы выполнены так, чтобы подавать масло в нужные камеры в каждом положении поршня, согласно нижеописанному принципу.
Также имеются отверстия 5.1 - отверстие, соединяющее камеру 1 с золотником и 5.3 - отверстие, соединяющее камеру 2 с золотником.
Адаптер может быть соединен буровой трубой с головой молотка, затем с камерой, имеющий распределитель потока на выходе, где один выходной поток соединен с каналом подачи высокого давления, а второй - с геротором. Героротор 11 выполнен с возможностью передачи момента вращения на внешнюю шестерню, выполненную в зацеплении со шлицевой трубой, которая другим концом через шлицы соединена с хвостовиком молотка. К последнему жестко закреплена буровая коронка.
Герметичный корпус геротора 11 выполнен с перепускными отверстиями воздуха продувки.
Ударный механизм включает поршень и механизм его управления.
Применяемые стандартные уплотнения и шланги могут надежно противостоять давлению масла (250 бар). От распределителя масло высокого давления делится на два направления:
• геротор мотор, чтобы создать вращение на внешней шестерне.
• через подводящую трубу для привода поршня, который, ударяя по хвостовику, соединенному резьбой с буровым долотом, производит удар.
Принцип работы установки состоит в следующем.
Шлицевое (внешнее) зубчатое колесо на валу входит во внутреннюю шлицевую трубу, передавая крутящий момент буровому долоту через хвостовик, который жестко прикреплен к буровому долоту. Маслопроводы спроектированы так, чтобы подавать масло в нужные камеры (ниже подробно описан процесс) в каждом положении поршня.
Основная часть масла высокого давления из общей камеры напрямую поступает в подводящую трубу. Из нее через входной порт 3.1 (см. Фиг.1) масло поступает в одну из двух камер 5 (камера 1), 5.2 (камера 2) (одну или другую камеру, в соответствии с отверстием
высокого давления, открываемым рукавным клапаном золотника 2). Это действие толкает поршень попеременно вверх и вниз. Когда давление в одной из камер 5, 5.2. растет, масло течет через отверстия 5.1, 5.3 и, воздействуя на кольцевой золотник 2.1, одновременно перемещает золотник 2 вверх или вниз, открывая одновременно свое собственное отверстие 4.2 и противоположное отверстие камеры 3.2. Это скоординированное открытие вызывает возвратно-поступательное движение поршня 1.
Рабочая жидкость по трубе 22 (см. Фиг.4-Фиг.15), расположенной внутри буровой трубы 24, поступает через адаптер 19, соединяющий буровою трубу с головой молотка, в камеру, распределяющую поток, одна часть которого направляется в канал подачи высокого давления 3, а вторая - в геротор 11 непосредственно. Геротор 11 создает вращение и передает его на внешнюю шестерню 9. Внешняя шестерня 9 находится в зацеплении со шлицевой трубкой 8, которая другим концом через шлицы соединена с хвостовиком молотка 10, к которому жестко крепится буровая коронка. Тем самым коронка получает вращение. Поток из канала подачи высокого давления 3 направлен на работу ударного механизма, включающего поршень 1 и механизм его управления (2.5). Из геротора 11 и из ударной группы рабочая жидкость сливается через магистраль 7, через голову молота и адаптер, далее в буровую трубу и затем возвращается в компрессор.
Предпочтительно, рабочую жидкость подают внутри буровой трубы через адаптер 19, соединяющий буровою трубу с головой молотка, в камеру, где затем распределяют поток так, что одну часть направляют в канал подачи высокого давления, а вторую - в геротор, которым создают вращение и передают его на внешнюю шестерню, которую выполняют в зацеплении со шлицевой трубой, которая другим концом через шлицы соединяют с хвостовиком молотка, к которому жестко крепят буровую коронку. Выходной поток из канала подачи высокого давления может быть использован на работу ударного механизма, включающего поршень и механизм его управления.
Адаптер 19 соединяет буровую трубу с распределительной головой 17.
Из геротора 11 и из ударной группы рабочую жидкость сливают через магистраль, затем через голову молотка и адаптер в буровую трубу и возвращают в компрессор.
Трубки высокого 21 и низкого 22 давления удерживаются и фиксируются внутри буровой трубы 24, например, с помощью Х-образного держателя. Сами трубки высокого 21 и низкого 22 давления обеспечивают подвод и отвод масла от маслостанции к молотку.
Проводящий продувочный воздух подается через полость-воздуховод 23.
Стенка 24 буровой трубы представляет собой шестигранник. Шестигранная форма позволяет удерживать буровой став от поворота; посредством зубчатой передачи рейка/шестерня обеспечивает подачу, прижимая коронку к месту забоя.
Соединительные штуцеры 25 обеспечивают герметичное соединение гидравлической линии в соединении буровых труб. Фиксация соединения труб может выполнена, например, с помощью крепежных болтов 26.
Шестерни подачи бурового става 27 представляют собой ведущие шестерни в системе шестерня/рейка, создающие подачу бурового става и тем самым прижатие коронки прикрепленной к хвостовику 10 к площади забоя.
Подвижная шестерня геротора 12 (ротор), вращающая часть гидромотора (геротора), создает момент вращения и через планетарное зацепление и передает его на внешнюю шестерню 9. А для геротора 11 (статор) используется фиксированная шестерня 13.
Для создания герметичности системы высокого давления внутри распределительной головы 17 могут использоваться крышки 14, 15, 16 распределительной головы.
При этом через 18 корпус распределительной головы 17 поступает масло высокого давления, которое разделяется на два потока (на гидромотор и поршень); проходит продувочный воздух; отводится масло низкого давления.
Отличительными особенностями изобретения являются:
- Без вращательная подача однозаходной штанги, способность гидравлически приводить в движение вращение и удар непосредственно внизу скважины.
- Близость вращения и удара к буровому долоту снижает энергопотребление (за счет:
• 1. Отсутствие вращения става, которое:
o не дает отклонений –ровные скважины,
o исключает износ штанги вызываемы вращением,
o не требует тратить усилия на вращение трубы, что тоже затратное,
o исключает мощный вращатель, двигающийся по мачте, перенося усилие подачи на шестерни расположенные в непосредственной близости к устью скважины (1-1,2м),
o однозаходная легкая штанга 25 м с приводом рейка шестерня с двух сторон позволяет экономить время на наращивание штанг.
• 2. Гидравлическая система по сравнении с пневматической при стоимости в 4 раза ниже дает давление в 10 раз выше, что позволяет:
o увеличить частоту ударов в разы, а с ней и скорость бурения на треть минимум,
o снизить энергопотребление в два раза,
o снизить вес установки в два раза.
- В сравнении с эквивалентным пневматическим бурением на 45%, увеличивая скорость бурения на 126% (минимум), таким образом повышая рентабельность работы в 2,5–3,6 раза.
- Изобретение предназначено для применения в карьерах на скважинах 130-240 мм, максимальной глубине до 24 метров (один проход).
- Перенос вращения с верхней части буровой мачты в нижнюю часть бурового става, гидравлический привод погружного молотка.
Изобретение обеспечивает:
• Сокращение времени обслуживания, связанное с уменьшением затрат на обслуживание и замену стержней, а также с уменьшением ожидаемых простоев. Стандартная модель (среднее время до ремонта) менее 4 часов, новая модель (среднее время между отказами) более 40 часов непрерывного бурения.
• Сокращение времени обуривания пласта: среднее увеличение скорости проникновения метра в минуту на 126% (достигается за счет более быстрого бурения и отсутствия соединения штанги), в среднем от 1 м / мин до 2,1 м / мин в твердых силикатных породах (OD) 170 мм) и от 3 м / мин до 6,3 м / мин в карбонатных средне-легких породах (внешний диаметр 170 мм).
Claims (3)
1. Погружной гидроударный механизм молота, содержащий распложенные в бурильной трубе ударное устройство, содержащее поршень и механизм его управления, устройство передачи крутящего момента буровому долоту, расположенное над поршнем, и систему подачи и отвода рабочей жидкости, обеспечивающую возвратно-поступательное перемещение поршня, передачу крутящего момента буровому долоту и очистку забоя, отличающийся тем, что в погружном гидроударном механизме система подачи и отвода рабочей жидкости, обеспечивающая возвратно-поступательное перемещение поршня и передачу крутящего момента буровому долоту, выполнена в виде замкнутого контура маслопроводящих трубок высокого и низкого давления, соединенных с механизмом управления поршнем и устройством передачи крутящего момента буровому долоту через адаптер-распределитель, система подачи и отвода рабочей жидкости для очистки забоя выполнена в виде воздуховода, устройство передачи крутящего момента буровому долоту выполнено в виде геротора с фиксированной шестерней – статором и подвижной шестерней - ротором, соединенным посредством планетарного соединения с внешней шестерней, находящейся в зацеплении со шлицевой трубкой, которая другим концом через шлицы соединена с хвостовиком и жестко закрепленным к нему буровым долотом.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что погружной гидроударный механизм молота содержит золотник, кольцевой золотник, каналы высокого давления, каналы подачи и отвода низкого давления, входное, выпускное и перепускное отверстия, две камеры золотника, причем шлицевое (внешнее) зубчатое колесо на валу входит во внутреннюю шлицевую трубку с возможностью передачи крутящего момента буровому долоту через хвостовик.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что адаптер соединен буровой трубой с головой молота, затем с камерой, имеющий распределитель потока на выходе, где один выходной поток соединен с каналом подачи высокого давления, а второй - с геротором, выполненным с возможностью передачи момента вращения на внешнюю шестерню, выполненную в зацеплении со шлицевой трубкой, которая другим концом через шлицы соединена с хвостовиком молота.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019127947A RU2736685C1 (ru) | 2019-09-05 | 2019-09-05 | Погружной гидроударный механизм молота для проведения вертикального бурения буровзрывных скважин |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019127947A RU2736685C1 (ru) | 2019-09-05 | 2019-09-05 | Погружной гидроударный механизм молота для проведения вертикального бурения буровзрывных скважин |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2736685C1 true RU2736685C1 (ru) | 2020-11-19 |
Family
ID=73461153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019127947A RU2736685C1 (ru) | 2019-09-05 | 2019-09-05 | Погружной гидроударный механизм молота для проведения вертикального бурения буровзрывных скважин |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2736685C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU123498A1 (ru) * | 1959-02-13 | 1959-11-30 | Ф.Ф. Левченко | Бурова машина вращательно-ударного действи с применением пневмоударника |
| SU927947A1 (ru) * | 1980-09-09 | 1982-05-15 | Специальное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро По Электровибрационной Технике Всесоюзного Научно-Производственного Объединения "Потенциал" | Снар д ударного бурени |
| RU2182954C1 (ru) * | 2000-12-09 | 2002-05-27 | Институт горного дела научно-исследовательское учреждение СО РАН | Погружной гидроударник |
| US10385616B1 (en) * | 2013-03-14 | 2019-08-20 | National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc | Fluid driven drilling motor |
| RU2698341C2 (ru) * | 2015-01-08 | 2019-08-26 | Страда Дизайн Лимитед | Система бурения c несколькими текучими средами |
-
2019
- 2019-09-05 RU RU2019127947A patent/RU2736685C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU123498A1 (ru) * | 1959-02-13 | 1959-11-30 | Ф.Ф. Левченко | Бурова машина вращательно-ударного действи с применением пневмоударника |
| SU927947A1 (ru) * | 1980-09-09 | 1982-05-15 | Специальное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро По Электровибрационной Технике Всесоюзного Научно-Производственного Объединения "Потенциал" | Снар д ударного бурени |
| RU2182954C1 (ru) * | 2000-12-09 | 2002-05-27 | Институт горного дела научно-исследовательское учреждение СО РАН | Погружной гидроударник |
| US10385616B1 (en) * | 2013-03-14 | 2019-08-20 | National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc | Fluid driven drilling motor |
| RU2698341C2 (ru) * | 2015-01-08 | 2019-08-26 | Страда Дизайн Лимитед | Система бурения c несколькими текучими средами |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2337919B1 (en) | Drilling apparatus | |
| CA2818859C (en) | Annulus ring hole drill | |
| CN105401879A (zh) | 反循环气动潜孔锤旋挖钻机及其施工方法 | |
| CN204728997U (zh) | 液压回转钻机潜孔破碎入岩钻 | |
| CN111594039B (zh) | 一种大直径组合式空气反循环潜孔锤 | |
| JP3025465B2 (ja) | 掘削機の流体圧駆動装置 | |
| US20050126822A1 (en) | Drilling systems | |
| CN106320974A (zh) | 液压回转钻机潜孔破碎入岩钻 | |
| CN113356753A (zh) | 一种组合式可变口径集束式潜孔锤 | |
| RU2736685C1 (ru) | Погружной гидроударный механизм молота для проведения вертикального бурения буровзрывных скважин | |
| US20160153236A1 (en) | Percussion hammer bit | |
| JP3818438B2 (ja) | 坑底駆動型パーカッションドリル | |
| CN104763338A (zh) | 一种扩孔器与回拉扩孔总成及其扩孔钻进方法 | |
| CN113631793B (zh) | 用于冲击钻凿的岩钻头 | |
| CN110748302A (zh) | 一种分体式大直径空气反循环潜孔锤扩底钻头 | |
| RU2166057C2 (ru) | Устройство для бурения скважин | |
| CN114075923A (zh) | 液压潜孔锤咬合桩组合钻头 | |
| RU2435925C1 (ru) | Способ сооружения горизонтальной дренажной скважины в неустойчивых подвижных горных породах и буровой снаряд для его осуществления | |
| RU102043U1 (ru) | Буровая установка вращательного бурения для сооружения горизонтальных дренажных скважин | |
| CN213205534U (zh) | 一种潜孔锤钻机 | |
| CN114837592B (zh) | 一种煤矿井下岩心管保直钻进装备及钻进方法 | |
| CN118564180B (zh) | 一种水力压裂施工用钻孔装置及方法 | |
| CN221194936U (zh) | 冲振钻具及多功能钻机 | |
| RU2307937C1 (ru) | Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых и устройство для его осуществления | |
| CN117803305A (zh) | 一种组合式反井钻进潜孔锤 |