RU46802U1

RU46802U1 - SUBMERSIBLE SHOCK DEVICE

Info

Publication number: RU46802U1
Application number: RU2005106038/22U
Authority: RU
Inventors: Ю.Ф. Авдонин; А.И. Павлов; Д.В. Якшин
Original assignee: ОАО "Пневмостроймашина"
Priority date: 2005-03-03
Filing date: 2005-03-03
Publication date: 2005-07-27

Abstract

Полезная модель относится к горному делу и предназначено для ударно-вращательного бурения скважин. Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении скорости бурения за счет повышения эффективности удаления бурового шлама из забоя скважины. Сущность полезной модели заключается в следующем. Погружное ударное устройство, содержит корпус, нижняя часть которого выполнена в виде буксы с установленной в ней буровой коронкой. Буровая коронка выполнена с рабочими каналами и продувочными карманами. В буксе выполнены наклонные пазы, расположенные над соответствующими продувочными карманами при рабочем положении буровой коронки; профиль наклонных пазов выбран исходя из принципа обеспечения минимального сопротивления потоку рабочей среды, причем пазы наклонены относительно продувочных карманов в сторону наружной части корпуса. В корпусе заключено технологическое пространство, включающее канал для подачи рабочей среды в рабочие каналы буровой коронки.The utility model relates to mining and is intended for rotational percussion drilling. The problem to which the claimed utility model is directed is to increase the drilling speed by increasing the efficiency of removal of drill cuttings from the bottom of the well. The essence of the utility model is as follows. Submersible percussion device contains a housing, the lower part of which is made in the form of axle boxes with a drill bit installed in it. The drill bit is made with working channels and purge pockets. In the axle box there are made inclined grooves located above the corresponding purging pockets at the working position of the drill bit; the profile of the inclined grooves is selected based on the principle of ensuring minimal resistance to the flow of the working medium, and the grooves are inclined relative to the purge pockets towards the outer part of the housing. A technological space is enclosed in the housing, including a channel for supplying a working medium to the working channels of the drill bit.

Description

Полезная модель относится к горному делу и предназначена для ударно-вращательного бурения скважин.The utility model relates to mining and is intended for rotational percussion drilling.

Известны погружные ударные механизмы, к которым относятся пневмоударники, имеющие как клапанное, так и бесклапанное воздухораспределение.Submersible percussion mechanisms are known, which include air hammers having both valve and valveless air distribution.

Пневмоударник, имеющий бесклапанное воздухораспределение (Есин Н.Н. Погружные пневматические машины ударного действия для бурения скважин. Новосибирск, изд. Наука, 1796, с.44) включает корпус, буровую коронку, установленную в нижней части корпуса. Заключенное в корпусе технологическое пространство включает каналы для подачи рабочей среды в рабочее отверстие буровой коронки, кроме того, в корпусе пневмоударника выполнены выхлопные окна. Буровая коронка выполнена с рабочими каналами, через которые происходит отбор мощности (энергосителя) из камеры обратного хода, которая также входит в технологическое пространство корпуса.An air hammer having valveless air distribution (Esin N.N. Submersible pneumatic impact machines for drilling wells. Novosibirsk, ed. Nauka, 1796, p. 44) includes a body, a drill bit installed in the lower part of the body. The technological space enclosed in the housing includes channels for supplying the working medium to the working hole of the drill bit, in addition, exhaust windows are made in the hammer body. The drill bit is made with working channels through which power (energy) is taken from the reverse chamber, which also enters the technological space of the casing.

Пневмоударник с клапанным воздухораспределением (Есин Н.Н. Погружные пневматические машины ударного действия для бурения скважин. Новосибирск, изд. Наука, 1796, с.22) содержит признаки, аналогичные вышеупомянутым, но данный Пневмоударник используется исключительно на подземных горных породах.A pneumatic hammer with valve air distribution (Esin NN Submersible pneumatic shock machines for drilling wells. Novosibirsk, ed. Nauka, 1796, p.22) contains features similar to the above, but this pneumatic hammer is used exclusively in underground rocks.

Известна буровая коронка (RU 216283, оп.20.03.2001 г.) погружного пневмоударника, содержащего корпус, буксу в виде нижней части корпуса с установленной в ней буровой коронкой. Буровая коронка выполнена в рабочими каналами и продувочными карманами. Заключенное в корпус технологическое пространство включает канал для подачи рабочей среды в рабочие каналы буровой коронки. Кроме того, технологическое пространство корпуса предусматривает камеру прямого и обратного хода, а корпус - наличие выхлопных окон. При бурении ударно-вращательным способом разрушенная порода удаляется из-под головной части буровой коронки сжатым воздухом через продувочные карманы.Known drill bit (RU 216283, op.20.03.2001) submersible hammer, containing the housing, axle box in the form of the lower part of the housing with a drill bit installed in it. The drill bit is made in working channels and purge pockets. The technological space enclosed in the housing includes a channel for supplying a working medium to the working channels of the drill bit. In addition, the technological space of the housing provides a forward and reverse camera, and the housing - the presence of exhaust windows. When drilling by shock-rotational method, the destroyed rock is removed from under the head of the drill bit by compressed air through the purge pockets.

У известных конструкций пневмоударников подобного типа весьма актуальной является проблема удаления бурового шлама из забоя скважины как важнейшего фактора, определяющего скорость бурения, следовательно, и себестоимость бурения 1 пог. м.The known designs of hammers of this type are very relevant is the problem of removing drill cuttings from the bottom of the well as the most important factor determining the drilling speed, therefore, the cost of drilling 1 pog. m

В перечисленных конструкциях пнемоударников схема продувки забоя предусматривает удаление бурового шлама из забоя скважины и поднятия его, главным образом, до выхлопных окон, т.к. миновав их уровень, удаление бурового шлама производится без каких-либо проблем. Таким образом, удаление бурового шлама из забоя скважины и поднятие его до выхлопных окон особенно затруднительно. Этот процесс резко осложняется при бурении на низком давлении рабочей среды при использовании воздушо-водяной смеси, и, особенно, при бурении нисходящих скважин в абразивных породах, вызывающих интенсивный диаметральный износ буровой коронки. В процессе бурения при наличии указанных факторов в зоне головной части коронки происходит образование, так называемого, «воротника», состоящего из бурового шлама и воды, что негативно сказывается на эффективном удалении бурового шлама, в результате чего происходит его переизмельчение, сопровождающееся резким падением скорости бурения.In the aforementioned pneumatic hammer constructions, the bottomhole blowdown scheme provides for the removal of drill cuttings from the bottom of the well and raising it mainly to the exhaust windows, as having passed their level, the removal of drill cuttings is carried out without any problems. Thus, the removal of drill cuttings from the bottom of the well and raising it to the exhaust windows is especially difficult. This process is greatly complicated when drilling at a low pressure of the working medium when using an air-water mixture, and especially when drilling downstream wells in abrasive rocks, causing intense diametrical wear of the drill bit. In the process of drilling, in the presence of these factors in the area of the head of the crown, a so-called “collar” is formed, consisting of drill cuttings and water, which negatively affects the effective removal of drill cuttings, resulting in its regrinding, accompanied by a sharp drop in the drilling speed .

Техническое решение по патенту RU №216283 выбрано в качестве прототипа.The technical solution according to the patent RU No. 216283 is selected as a prototype.

Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении скорости бурения за счет повышении эффективности удаления бурового шлама из забоя скважины.The problem to which the claimed utility model is directed is to increase the drilling speed by increasing the efficiency of removal of drill cuttings from the bottom of the well.

Поставленная задача решается тем, что погружное ударное устройство, содержащее корпус, установленную в нижней части корпуса буровую коронку с рабочими каналами и продувочными карманами; заключенное в корпусе технологическое пространство, включающее канал для подачи рабочей среды в рабочие каналы буровой коронки; в погружном ударном устройстве, согласно полезной модели, в нижней части корпуса выполнены наклонные пазы, расположенные над соответствующими продувочными карманами буровой коронки при ее рабочем положении, причем пазы наклонены относительно продувочных карманов в сторону наружной части корпуса.The problem is solved in that the submersible percussion device containing the housing, a drill bit installed in the lower part of the housing with working channels and purge pockets; the technological space enclosed in the housing, including a channel for supplying a working medium to the working channels of the drill bit; in an immersion impact device, according to a utility model, inclined grooves are provided in the lower part of the body located above the corresponding purge pockets of the drill bit when it is in working position, and the grooves are inclined relative to the purge pockets towards the outer part of the body.

Возможно выполнение корпуса составным, содержащим нижнюю часть в виде буксы и верхнюю - в виде цилиндра.It is possible to make the housing composite, containing the lower part in the form of a box and the upper part in the form of a cylinder.

Возможно также, чтобы продувочные карманы сообщались с рабочими каналами буровой коронки.It is also possible that the purge pockets communicate with the working channels of the drill bit.

Целесообразно профиль наклонных пазов выполнять так, чтобы обеспечить минимальное сопротивление потоку рабочей среды.It is advisable to profile the inclined grooves so as to provide minimal resistance to the flow of the working medium.

Предпочтительно, чтобы наклонные пазы были расположены над продувочными карманами так, что образующая пазов совпала с образующей профиля продувочных карманов.Preferably, the inclined grooves are located above the purge pockets so that the generatrix of the grooves coincides with the generatrix of the profile of the purge pockets.

В условиях, усложняющих удаление бурового шлама из забоя скважины, наклонные пазы, выполненные в нижней части корпуса над буровой коронкой при ее рабочем положении обеспечивают разрыв вышеупомянутого «воротника», состоящего из бурового шлама и воды. Так, наклон пазов относительно буровой коронки в сторону наружной части корпуса дает возможность образования «единого канала», в который попадает рабочая среда, направляемая на продувку забоя, причем выход рабочей среды происходит в пространство, расположенное над головной частью буровой коронки.In conditions that complicate the removal of drill cuttings from the bottom of the well, inclined grooves made in the lower part of the body above the drill bit when it is in working position provide a gap of the aforementioned “collar” consisting of drill cuttings and water. So, the slope of the grooves relative to the drill bit towards the outer part of the body makes it possible to form a “single channel” into which the working medium is directed to blow the bottom, and the working medium exits into the space located above the head of the drill bit.

Возможность образования «единого канала» (при рабочем положении буровой коронки) предопределена тем, что пазы расположены над продувочными карманами и, таким образом, являются их продолжением.The possibility of the formation of a “single channel” (with the working position of the drill bit) is predetermined by the fact that the grooves are located above the purge pockets and, thus, are their continuation.

Образовавшийся «единый канал», также являющийся наклонным, и обеспечивает выход рабочей среды в зону, расположенную выше буровой коронки.The resulting "single channel", which is also inclined, and provides the output of the working medium in the area located above the drill bit.

Продувочные карманы сообщающиеся с рабочими каналами буровой коронки наилучшим образом способствуют продувке забоя.The purge pockets connected with the working channels of the drill bit contribute to the purge of the face.

Вышеуказанные обстоятельства являются условием эффективности удаления бурового шлама из забоя скважины, что свидетельствует о повышении скорости бурения и отвечает поставленной задаче полезной модели.The above circumstances are a condition for the efficiency of removal of drill cuttings from the bottom of the well, which indicates an increase in drilling speed and meets the task of the utility model.

Обеспечение минимального сопротивления потоку рабочей среды является принципом целесообразности, и, кроме того, отвечает условиям технологичности. Из этих же соображений наклонные пазы расположены над продувочными карманами, соблюдены условия, при которых образующая упомянутых элементов совпадает, что также является предпосылкой минимального сопротивления потоку рабочей среды. При прямолинейной форме образующей минимальное сопротивление потоку рабочей среды обеспечивается уменьшением поперечного сечения пазов по своей длине до перехода к наружной части буксы.Providing minimal resistance to the flow of the working medium is the principle of expediency, and, in addition, meets the conditions of manufacturability. For the same reasons, inclined grooves are located above the purge pockets, the conditions are met under which the generatrix of the mentioned elements coincides, which is also a prerequisite for minimal resistance to the flow of the working medium. With a rectilinear shape forming a minimum resistance to the flow of the working medium is provided by reducing the cross-section of the grooves along its length to the transition to the outer part of the axle box.

Что касается выполнения корпуса составным из верхней части - цилиндра и нижней, то такая возможность объясняется тем, что указанные части выполняют функцию единой несущей конструкции. При этом нижнюю часть корпуса принято называть «буксой».As for the execution of the housing composite of the upper part - the cylinder and the bottom, this possibility is explained by the fact that these parts perform the function of a single supporting structure. In this case, the lower part of the hull is called the “axle box”.

Из уровня техники не выявлено конструкций погружных ударных устройств, характеризующихся заявленной совокупностью признаков, следовательно, предлагаемая полезная модель соответствует критерию патентоспособности - «новизна».The prior art has not revealed the design of submersible impact devices characterized by the claimed combination of features, therefore, the proposed utility model meets the patentability criterion of “novelty”.

Чертежи поясняют конструкцию погружного ударного устройства -пневмоударника, конкретизированного позициями, обозначенными в соответствии с фиг.1 (общий вид), фиг.2 (вид по стрелке А), фиг.3 (вид по стрелке Б).The drawings explain the design of the submersible impact device-pneumatic hammer, specified by the positions indicated in accordance with figure 1 (General view), figure 2 (view along arrow A), figure 3 (view along arrow B).

Пневмоударник с клапанной системой воздухораспределения, изображенный в момент совершения обратного хода, содержит корпус, выполненный составным: верхняя часть представляет собой цилиндр 1, а нижняя часть выполнена в виде буксы 2, имеющей большую и меньшую ступени; в буксе 2 установлена буровая коронка 3, при этом буровая коронка 3 занимает рабочее положение, соответствующее крайнему верхнему положению, и фиксируется шпонкой 4. Технологическое пространство корпуса 1 включает канал 5 воздухораспределительной трубки 6 для подачи рабочей среды в центральное отверстие 7 поршня-ударника 8, разделяющего корпус пневмоударника на камеры прямого и обратного хода 9, 10 с выхлопными отверстиями 11, 12 соответственно. Корпус содержит также воздухораспределительное устройство 13, сообщающееся через канал 5 воздухораспределительной трубки 6 с центральным отверстием поршня-ударника 8 и с рабочим каналом 14 буровой коронки 3. Рабочий канал 14 буровой коронки 3 сообщается с каналами 15, имеющими выходные отверстия в продувочные карманы 16.A pneumatic hammer with a valve air distribution system, depicted at the time of the return stroke, contains a housing made integral: the upper part is a cylinder 1, and the lower part is made in the form of a axle box 2 having a greater and lesser stage; in the axle box 2, a drill crown 3 is installed, while the drill crown 3 occupies a working position corresponding to the extreme upper position and is fixed with a key 4. The technological space of the housing 1 includes a channel 5 of the air distribution tube 6 for supplying the working medium to the central hole 7 of the piston-hammer 8, dividing the body of the hammer on the camera forward and reverse 9, 10 with exhaust openings 11, 12, respectively. The housing also contains an air distribution device 13, communicating through a channel 5 of the air distribution tube 6 with a central bore of the piston-hammer 8 and with the working channel 14 of the drill crown 3. The working channel 14 of the drill crown 3 communicates with channels 15 having outlet openings in the purge pockets 16.

В буксе 2 над соответствующими продувочными карманами 16 выполнены пазы 17 с наклоном относительно продувочных карманов 16 буровой коронки 3 в сторону наружной части цилиндра 1 (или буксы 2). При этом прямолинейная образующая продувочных карманов 16 и наклонных пазов 17 совпадает; у наклонных пазов 17 поперечное сечение уменьшается по их длине в направлении от продувочных карманов 16 буровой коронки 3. При этом длина наклонных прямолинейных пазов 17 ограничена высотой большей ступени буксы 3.In the axle box 2, grooves 17 are made above the respective purge pockets 16 with an inclination relative to the purge pockets 16 of the drill bit 3 towards the outside of the cylinder 1 (or axle box 2). In this case, the rectilinear generatrix of the purge pockets 16 and the inclined grooves 17 coincide; at inclined grooves 17, the cross section decreases along their length in the direction from the purge pockets 16 of the drill bit 3. Moreover, the length of the inclined rectilinear grooves 17 is limited by the height of the larger step of the axle box 3.

На чертеже (см. фиг.3) изображены наклонные прямолинейные пазы 17, являющиеся продолжением продувочных карманов 16, т.е. образующая профиля пазов 17 и образующая профиля продувочных карманов 16 совпадают.The drawing (see Fig. 3) shows inclined rectilinear grooves 17, which are a continuation of the purge pockets 16, i.e. forming the profile of the grooves 17 and forming the profile of the purging pockets 16 are the same.

Работа пневмоударника осуществляется следующим образом.The work of the hammer is as follows.

Рабочая среда, например, воздушно-водяная смесь, поступает через воздухораспределительное устройство 13 в канал 5 воздухораспределительной трубки 6, в центральное отверстие 7 поршня-ударника 8. После прохождения центрального отверстия 7 поршня-ударника 8 рабочая среда разделяется: большая часть ее объема поступает в камеру обратного хода 10, а остальная часть - в рабочий канал 14 буровой коронки 3. Рабочая среда, поступающая в камеру обратного хода 10, перемещает поршень-ударник 8 в крайнее верхнее положение, при этом отработанная среда через радиальные выхлопные The working medium, for example, the air-water mixture, enters through the air distribution device 13 into the channel 5 of the air distribution tube 6, into the central hole 7 of the piston-hammer 8. After passing through the central hole 7 of the piston-hammer 8, the working medium is separated: most of its volume flows into the reverse chamber 10, and the rest into the working channel 14 of the drill bit 3. The working medium entering the reverse chamber 10 moves the piston-hammer 8 to its highest position, while the exhaust medium through rad cial exhaust

отверстия 11 цилиндра 1 удаляется из камеры рабочего хода 9. После вскрытия поршнем-ударником 8 отверстий 12, через которые происходит удаление отработанной среды из камеры обратного хода 10, воздухораспределительное устройство 13 обеспечивает поступление рабочей среды в камеру прямого хода 9, после чего происходит торможение и остановка поршня-ударника 8. В этом момент поршень-ударник 8 начинает совершать прямой ход.the holes 11 of the cylinder 1 are removed from the working chamber 9. After the piston-hammer opens 8 holes 12, through which the exhaust medium is removed from the reverse chamber 10, the air distribution device 13 ensures that the working medium enters the forward chamber 9, after which braking occurs stop the piston drummer 8. At this moment, the piston drummer 8 begins to make a direct stroke.

Отбор энергоносителя из камеры обратного хода 10, следовательно и продувка забоя, продолжается до тех пор, пока воздухораспределительное устройство 13 обеспечивает поступление рабочей среды, производящей продувку забоя скважины, по центральному отверстию 7 буровой коронки 8, каналы 14, 15 и продувочные карманы 16, а из последних через наклонные прямолинейные пазы 17 попадает в кольцевое пространство, образуемое стенками скважины и корпусными деталями 1, 2 пневмоударника.The selection of energy from the reverse chamber 10, and hence the bottom hole blowing, continues until the air distribution device 13 provides the flow of the bottom hole blowing medium through the central hole 7 of the drill bit 8, channels 14, 15 and purge pockets 16, and of the latter through inclined rectilinear grooves 17 it enters the annular space formed by the walls of the borehole and body parts 1, 2 of the hammer.

Вышеописанная работа заявляемого устройства обеспечивает эффективную продувку забоя скважины, когда буровой шлам удаляется за пределы головной части буровой коронки.The above operation of the claimed device provides an effective purge of the bottom of the well when the drill cuttings are removed outside the head of the drill bit.

Заявленная совокупность признаков особенно эффективна в отношении пневмоударников, работающих с отбором мощности из камеры обратного хода.The claimed combination of features is particularly effective against hammers working with power take-off from the reverse chamber.

Claims

1. An immersion hammer device comprising a housing, a drill bit installed in the lower part of the housing with working channels and purging pockets, a technological space enclosed in the housing, including a channel for supplying a working medium to the working channels of the drill bit, characterized in that the lower part of the housing inclined grooves located above the corresponding purge pockets of the drill bit when it is in working position, the grooves being inclined relative to the purge pockets towards the outside of the housing .

2. Submersible impact device according to claim 1, characterized in that the housing is made integral, comprising a lower part in the form of axle boxes and an upper part in the form of a cylinder.

3. Submersible impact device according to claim 1, characterized in that the purge pockets communicate with the working channels of the drill bit.

4. Submersible impact device according to claim 1, characterized in that the profile of the inclined grooves is made so as to provide minimal resistance to the flow of the working medium.

5. The submersible percussion device according to claim 1, characterized in that the inclined grooves were located above the purge pockets of the drill bit so that the groove forming coincides with the forming profile of the purging pockets.