SU1167336A1 - Породоразрушающий орган дл бурени шахтных стволов и скважин большого диаметра - Google Patents

Abstract

1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ОРГАН ДЛЯ БУРЕНИЯ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ И СКВАЖИН БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА , включающий забурник с корпусом и шарошками, расширитель со ступенчато расположенными шарошками, кольцевой породоприемник , установленный между забурником и расширителем и имеющий уплотнительный воротник, наклонное днище и породоспускной патрубок с выходным отверстием, обращенным к входному отверстию породоприемного патрубка, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  конструкции и повышени  эффективности работы, шарошки забурника установлены на корпусе, образу  центральную, промежуточную и периферийную группы, в каждой из которых шарошки расположены на равном рассто нии от оси корпуса, при этом шарошки центральной группы расположены по высоте ближе к корпусу, чем шарошки соседней промежуточной группы, причем выходное отверстие породоспускного патрубка и входное отверстие породопраемного патрубка ориентированы в сторону забо , при этом величина дуги проведенной в направлении, противоположном направлению вращени  породоразрушаюшего органа, от луча с центром на оси корпуса и проход щего через ось выходного отверсти  породоспускного патрубка, к лучу с центром в этой же точке на оси корпуса g и проход щего через входное отверстие породоприемного патрубка, менее 180°, ша (Л рошки промежуточных групп расположены на корпусе вне сектора, ограниченного этими лучами. 2. Породоразрущающий орган по п. 1, отличающийс  тем, что он снабжен перегородкой с густой щеткой из стальной проволоки , установленной на корпусе забурника в радиальном направлении перед породоспускным патрубком по направлению вращео: ни  породоразрушающего органа. со оо О)

Description

Изобретение относитс  к буровой технике, конкретно к устройствам дл  бурени  шахтных стволов и скважин большого диаметра в одну фазу с выдачей разрушенной породы на поверхность посредством обратной циркул ции буровой жидкости или воздуха.

Известны устройства дл  бурени  вертикальных выработок в одну фазу с выдачей разрушенной породы посредством обратной циркул ции, включающие корпус с шарошками и породоприемный патрубок 1.

Недостаток этих устройств заключаетс  в низкой эффективности бурени  из-за того, что вс  площадь забо  обрабатываетс  шарошками по роторно-лобовой схеме, при которой необходимы значительные удельные усили  на зубь х шарошек, которые невозможно создать ввиду ограниченных возможностей грузоподъемного оборудовани  буровой установки. Кроме того, малоэффективна очистка забо  от выбуренной породы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  породоразрушающий орган дл  бурени  шахтных стволов и скважин большого диаметра, включающий забурник с корпусом и шарошками, расширитель со ступенчато расположенными дисковыми шарошками, кольцевой породоприемник, установленный между забурником и расширителем и имеющий уплотнительный воротник , наклонное днище и породоспускной патрубок с выходным отверстием, обращенным к входному отверстию породоприемного патрубка 2.

Недостаток такого устройства - ненадежность в работе из-за сложности устройства забурника, включающего редуктор и забойный двигатель. Кроме того, низка производительность из-за плохой очистки забо , образуемого забурником, и особенно при бурении в зких пород, при котором возможно налипание породы на шарошки.

Цель изобретени  - упрощение конструкции и повышение эффективности работы породоразрушаюшего органа.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в породоразрушающем органе дл  бурени  шахтных стволов и скважин большого диаметра , включающем забурник с корпусом и шарошками, расширитель со ступенчато расположенными шарошками, кольцевой породоприемник, установленный между забурником и расширителем и имеющий уплотнительный воротник, наклонное днище и породоспускной патрубок с выходным отверстием , обращенным к входному отверстию породоприемного патрубка, щарошки забурника установлены на корпусе, образу  центральную, промежуточную и периферийную группы, в каждой из которых шарошки расположены на равном рассто нии от оси корпуса, при этом шарошки центральной группы расположены по высоте ближе к корпусу, чем шарошки соседней промежуточной группы, причем выходное отверстие породоспускного патрубка и входное отверстие породоприемного патрубка ориентированы в сторону забо , при этом величина дуги,

5 проведенной в направлении, противоположном направлению вращени  породоразрущающего органа, от луча с центром на оси корпуса и проход щего через ось выходного отверсти  породоспускного патрубка,к лучу с центром в этой же точке на оси корпуса

0 и проход щего через входное отверстие породоприемного патрубка, менее 180°, а шарошки промежуточных групп расположены на корпусе вне сектора, ограниченного этими лучами.

При этом породоразрушающий орган снабжен перегородкой с густой щеткой из стальной проволоки, установленной на корпусе забурника в радиальном направлении перед породоспускным патрубком по направлению вращени  породоразрущающего

0 органа.

На фиг. 1 схематически показан породоразрушающий орган, общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 2; на фиг. 4 - вид В на фиг. 2.

5 Породоразрущающий орган состоит из забурника 1 с корпусом 2. на котором установлены при помощи кронштейнов 3 шарошки 4, 5 и 6 соответственно центральной, промежуточной и периферийной групп, и расширител  7 с шарощками 8 тангенциального действи . Шарошки забурника одной группы расположены на равном рассто нии от оси корпуса 2. Между забурником 1 и расширителем 7 установлен кольцевой породоприемник 9, имеющий уплотнительный воротник 10, наклонное днище 11 и породо5 спускной патрубок 12 с выходным отверстием 13. Бурова  колонна (не показана) сообщена с породоприемным патрубком 14, имеющим выходное отверстие 15. На корпусе 2 забурника перед породоспускным патрубком 12 (по направлению вращени )

установлена в радиальном направлении щетка 16 с густой щетиной 17 из стальной проволоки. Угол между лучами, проведенными из точки на оси корпуса 2 соответственно через оси отверстий 13 и 15, составл ет

5 величину а (фиг.2).

Породоразрушающий орган работает следующим образом.

При вращении породоразрушающего органа происходит разрушение породы, при этом щарощки 4, 5 и 6, установленные на

0 корпусе 2 забурника 1, вращаютс  на ос х кронштейнов 3 и разрушают породу по лобовой схеме, а шарошки 8 расширител  7 - по более эффективной тангенциальной схеме, среза  породу пластами.

Куски породы, разрушенной рдсширите5 лем, падают в кольцевой породоприемник 9, скольз т по наклонному днищу 11, засасываютс  нисход щим потоком циркулирующей буровой жидкости в породоспускной патрубок 12 и вынос тс  на забой через (выходное отверстие 13. Далее поток буровой жидкости омывает забой, обрабатываемый забурником 1, пополн  сь частицами породы, разрушенной шарошками 4, 5 и 6, засасываетс  во входное отверстие 15 породоприемного патрубка 14 и выходит на поверхность.

В зоне действи  забурника 1 поток буровой жидкости концентрируетс  в относительно узком «тоннеле по кратчайшему пути от выходного отверсти  13 до входного отверсти  15, этот поток расположен в секторе с углом а, меньшим 180°. На пути этого потока нет гидравлических сопротивлений в виде шарошек 5 промежуточной группы, которые все расположены вне сектора с углом а. Шарошки 4 центральной группы приподн ты над уровнем забо , обрабатываемого шарошками 5 промежуточной группы, так что в центре забо  образуетс  цилиндрическое возвышение, которым дополн етс  образование упом нутого «тоннел . Проходу потока буровой жидкости с противоположной стороны цилиндрического возвышени  в центре забо  преп тствуют шарошки 5 и 6 и щетка 16 с густой щетиной 17.

Высота опережени  шарошек 5 относительно шарошек 4 должна быть в пределах

150-300 мм при диаметре шарошек 4, 5 и 6 в пределах 200-300 мм, что способствует наилучшей очистке всей поверхности забо , в том числе части забо , обрабатываемой шарошками 4 центральной группы.

Одновременное ориентирование выходного 13 и входного 15 отверстий в направлении друг к другу и к забою также повышает эффективность очистки забо  от выбуренной породы.

Концентраци  потока буровой жидкости на кратчайшем и свободном пути от отверсти  13 до отверсти  15 обеспечивает омывание этим потоком всей площади забо , образуемого забурником, за оборот породоразрушаемого органа, ограничивает попадание кусков породы под шарошки 4, 5 и 6, измельчение этих кусков, что повышает эффективность бурени .

Эффективность породоразрушающего органа особенно про вл етс  при бурении глинистых пород, склонных к налипанию на шарошки. Это происходит из-за того, что шарошки 8 отваливают пластовые куски глины подобно плугу. Эти куски вынос тс  на поверхность, избежав измельчени , диспергировани  и налипани  на шарошки 4, 5 и 6.

, /

Ч

В

7

вид5 / 75

75

Фl/г.J

видб

Фа г. 4

Claims (2)

1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ

ОРГАН ДЛЯ БУРЕНИЯ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ И СКВАЖИН БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА, включающий забурник с корпусом и шарошками, расширитель со ступенчато расположенными шарошками, кольцевой породоприемник, установленный между забурником и расширителем и имеющий уплотнительный воротник, наклонное днище и породоспускной патрубок с выходным отверстием, обращенным к входному отверстию породоприемного патрубка, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения эффективности работы, шарошки забурника установлены на корпусе, образуя центральную, промежуточную и периферийную группы, в каждой из которых шарошки расположены на равном расстоянии от оси корпуса, при этом шарошки центральной группы расположены по высоте ближе к корпусу, чем шарошки соседней промежуточной группы, причем выходное отверстие породоспускного патрубка и входное отверстие породопрцемного патрубка ориентированы в сторону забоя, при этом величина дуги проведенной в направлении, противоположном направлению вращения породоразрушающего органа, от луча с центром на оси корпуса и проходящего через ось выходного отверстия породоспускного патрубка, к лучу с центром в этой же точке на оси корпуса и проходящего через входное отверстие по- § родоприемного патрубка, менее 180°, ша- ~ рошки промежуточных групп расположены на корпусе вне сектора, ограниченного этими лучами.

2. Породоразрушающий орган по π. 1, отличающийся тем, что он снабжен перегородкой с густой щеткой из стальной проволоки, установленной на корпусе забурника в радиальном направлении перед породоспускным патрубком по направлению вращения породоразрушающего органа.

SU ,„.1167336