аbut
4 Изобретение относитс к горной промышленности и может быть использовано дл бурени скважин большого диаметра с отбором керна при проведении геологоразведочных работ на многолетнемерзлых россыпных месторождени х. Известен колонковый бур дл проходки шурфов и скважин большого диаметра, включаюший корпус, к которому в нижней части прикреплены пневмоударники с рабочими коронками, а внутри корпуса помещена керноприемна труба, состо ща из двух створок с жестко прикрепленными направл ющими , между которыми помещены Дуго .образные выдвижные элементы с резцами. Каждый выдвижной элемент шарнир соединен с продольным штоком дополнительных пневмоударников. В нижней части керноприемника , в каждой из ее сторон, прорезана фигурна щель, в которую при подрезке керна входит дугообразный элемент 1. Недостатками колонкового бура вл ютс сложность конструкции воздухораспределительной системы, снижающа надежность его работы, неопределенность времени включени механизма подрезки и, следовательно, возможность преждевременной подрезки керна при неполном заполнении керноподъемника , а также сложность извлечени керна из керноподъемника в случае его заклинивани в последнем. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс бурова коронка, содержаща корпус с армированным торцом и размещенные внутри корпуса винтовые лопасти с радиальными рыхлител ми и дугообразными внутренними кромками, радиусы которых смещены относительно оси корпуса 2. При бурении этой коронкой в мерзлых крупнообломочных грунтах между внутренними поверхност ми радиальных рыхлителей образуетс керн, который либо обламываетс при бурении за счет радиальных перемещений коронки, происход щих при контакте вращающейс коронки с галечником стенок скважины, либо остаетс прикрепленным к забойной части скважины и его приходитс обламывать различными известными способами . Все это ведет к снижению выхода керна. Целью изобретени вл етс повыщение выхода керна путем обеспечени надежности его срыва непосредственно у забо скважины при реверсе. Эта цель достигаетс тем, что бурова коронка, содержаща корпус с армированным торцом и размещенные внутри корпуса винтовые лопасти с радиальными рыхлител ми и дугообразными внутренними кромками , радиусы которых смещены относительно оси корпуса, снабжена вертикальными сегментообразными полками, которые совмещены с внутренней кромкой винтовых лопастей и жестко св заны с ними. При этом вертикальные сегментообразные полки выполнены с выступами на внутренней поверхности. На фиг. 1 изображена бурова коронка, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Коронка содержит корпус 1 с винтовыми лопаст ми 2 на внутренней поверхности и породоразрущающими элементами 3 на торце . В нижней части коронки установлены вертикальные сегментообразные полки 4, жестко св занные с радиальными рыхлител ми 5 и совмещенные с внутренней дугообразной кромкой лопасти 2. Центр радиуса дуг вертикальных полок смещен относительно оси корпуса 1 на величину Е, котора в зависимости от разбуриваемых пород имеет разное значение и определ етс по , 2 где D - минимальное рассто ние между вертикальными полками 4, соответствующее диаметру образующегос керна; сИ- угол трени материала полки 4 о грунт. Дл обеспечени заклинивани керна грунта угол с выбирают в зависимости от коэффициента трени трущихс материалов системы керн-полка. При стальной полке и грунте, сложенном мерзлыми песками и галечниками, угол Л задаетс в пределах 1-22°. Минимальный угол заклинивани получен , исход из бурени пород, представленных песчаником с размерами частиц, равными 2 мм. Максимальное значение коэффициента трени скольжени песчаника по железу равно 0,41, что соответствует с 22°. Дл увеличени силы сцеплени с грунтом внутренн поверхность сегментообразных полок 4 выполнена с выступами 6, изготовленными , например, путем наплавки швов электросваркой. Коронка работает следующим образом. При пр мом вращении коронки (указано стрелкой на фиг. 2) породоразрушающие элементы 3 прорезают кольцевую щель в массиве, при этом разрушенные частицы груита поднимаютс рыхлител ми 5 и винтовыми лопаст ми 2 к верхней части коронки разгружа призабойное пространство скважины . При бурении посто нно создаетс клиновой зазор, образованный поверхностью сегментообразных полок 4 и поверхностью керна. Этот зазор при пр мом вращении коронки не заполн етс буровой мелочью. После наполнени коронки буровым шламом реверсируют ее вращение. При реверсировании коронки часть мелкого бурового щлама, включающего обломки гальки, грави , а также песка с составными компонентами нарушенного мерзлого массива, заполн ет клиновой зазор между полками 4 и4 The invention relates to the mining industry and can be used for drilling large diameter wells with core sampling during exploration work on permafrost placer deposits. The core drill is known for drilling holes and large-diameter wells, including a case to which pneumatic impactors with working crowns are attached in the lower part, and a core-receiving tube is placed inside the case, consisting of two valves with rigidly attached rails, between which are placed arc-shaped retractable elements with cutters. Each pull-out hinge is connected to the longitudinal stem of the additional hammer hammers. In the lower part of the core receiver, in each of its sides, there is a cut hole, into which the arcuate element 1 enters during the undercutting of the core. The core drill’s drawbacks are the design complexity of the air distribution system, reducing the reliability of its operation, the uncertainty of the time for the trimming mechanism and, therefore, the possibility premature core trimming due to incomplete filling of the core lifter, as well as the difficulty of extracting the core from the core lifter in case of its jamming in the latter. Closest to the invention of the technical essence and the achieved result is a drill crown, comprising a housing with a reinforced end and helical blades placed inside the housing with radial rippers and arcuate inner edges, the radii of which are displaced relative to the axis of the housing 2. When drilling this bit in frozen coarse-grained a core is formed between the internal surfaces of the radial rippers, which either breaks off during drilling due to the radial movements of the crown occurring When contact with a rotating crown pebbles wellbore or remains attached to the downhole portion of the well and its prihodits break off in various known ways. All this leads to a decrease in core recovery. The aim of the invention is to increase the output of the core by ensuring the reliability of its breakdown directly at the bottom of the well during the reverse. This goal is achieved by the fact that the drill crown, comprising a casing with a reinforced end and placed inside the casing, screw blades with radial rippers and arcuate inner edges, the radii of which are displaced relative to the axis of the casing, is provided with vertical segmented shelves that are aligned with the inner edge of the screw blades and rigidly associated with them. In this case, the vertical segmental-like shelves are made with protrusions on the inner surface. FIG. 1 shows a drill crown, a longitudinal section; in fig. 2 is a section A-A in FIG. 1. The crown comprises a housing 1 with screw blades 2 on the inner surface and rock-cutting elements 3 at the end. In the lower part of the crown, vertical segmented shelves 4 are installed, rigidly connected with radial rippers 5 and aligned with the inner arcuate edge of the blade 2. The center of the radius of the arcs of the vertical shelves is offset relative to the axis of the housing 1 by the value E, which has a different value depending on the rocks being drilled and is determined by, 2 where D is the minimum distance between the vertical flanges 4, corresponding to the diameter of the core formed; CI is the friction angle of the material of the shelf 4 on the ground. To ensure jamming of the soil core, the angle c is selected depending on the friction coefficient of the rubbing materials of the core-shelf system. With a steel shelf and soil composed of frozen sand and pebbles, the angle L is specified in the range of 1-22 °. The minimum wedging angle was obtained from the drilling of rocks represented by sandstone with a particle size of 2 mm. The maximum value of the friction coefficient of sandstone iron is 0.41, which corresponds to 22 °. In order to increase the adhesion force with the ground, the inner surface of the segment-like shelves 4 is made with protrusions 6, made, for example, by welding over welds. The crown works as follows. During direct rotation of the crown (indicated by the arrow in Fig. 2), the rock-breaking elements 3 cut through the annular gap in the array, while the destroyed particles of grain are lifted by the rippers 5 and the screw blades 2 to the upper part of the crown to unload the bottom hole space. During drilling, a wedge gap is constantly created, formed by the surface of the segmented shelves 4 and the surface of the core. This gap does not fill up with the breeze during the direct rotation of the crown. After filling the crown with the cuttings, its rotation is reversed. When reversing the crown, a portion of the shallow drill cuttings, including fragments of pebbles, gravel, as well as sand with composite components of the disturbed frozen mass, fills a wedge gap between the shelves 4 and
керном. Поскольку центры радиусов сегментообразных полок смещены относительно оси вращени короики, происходит заклинивание керна и его срыв у основани . Заклиниванию способствуют выступы 6 на поверхности сегментов. Отделенный от массива и заклиненный между сегментообразными полками керн извлекают из скважины вместе с буровым шламом, разгружают коронку и вновь производ т очередной цикл бурени .core. Since the centers of the radii of the segmented shelves are displaced relative to the axis of rotation of the coroic, the core seizes and collapses at the base. Jamming contribute protrusions 6 on the surface of the segments. Separated from the massif and wedged between the segmented shelves, the core is removed from the well together with the cuttings, the crown is unloaded and the next drilling cycle is again performed.
Применение предложенной коронки позволит увеличить выход керна за счет обеспечени его срыва непосредственно у забо . Это, в свою очередь, ведет к снижению затрат на проведение спуско-подъемных операций.The use of the proposed crown will allow an increase in the core yield by ensuring its breakdown directly at the bottom. This, in turn, leads to lower costs for carrying out tripping operations.