SU1307056A1

SU1307056A1 - Device for cutting initial slits in well

Info

Publication number: SU1307056A1
Application number: SU853978589A
Authority: SU
Inventors: Николай Георгиевич Кю; Галина Васильевна Черемных; Олег Игнатьевич Чернов; Иван Васильевич Шабалин; Лев Николаевич Шепелев
Original assignee: Институт Горного Дела Со Ан Ссср
Priority date: 1985-11-20
Filing date: 1985-11-20
Publication date: 1987-04-30

Abstract

Изобретение относитс к горной нро- мьплленности и позвол ет повысить надежность работы устройства и эффективность прорезапи зародь Н1евых щелей за счет обеспечени возможности оперативного регулировани усили поворота рабочего органа (РО) 8. Со стороны торца корпуса (К) 1 устр-ва, противолежанаего торцу с эле.ментом дл св зи с несуще-новоротной щтангой, установлена фрикционна муфта (М) 3. Она может поворачиватьс относитель 1О К 1 вокруг его продольной оси и оперта о К 1 фрикционной повер.хностью. На Л1 3 со стороны , противолежащей К 1, насаже распорно-центрирующий элемент 5. Он может свободно вращатьс относительно М 3 и имеет пружинный элемент поджима к М 3. Эксцентрично и параллельно его продольной оси установлена поворотна ось с РО 8. На Л 3 параллельно оси установлен палец приспособлени поворота РО 8 с-возмож- ностью относительного перемещени вдоль него. Паз выполнен от нериферии РО 8 к оси. Налец может быть установлен в К I, а ось - на М 3. При упоре в забой элемент 5 жестко фиксируетс в скважине. Вра- .ение К 1 приводит к повороту РО 8 на оси. Устройство вращают до полного проре- зани зародып1евой щели. Дл его извлечени из скважины делают несколько оборотов обратного вращени . В результате РО 8 возврапхаетс в исходное положепие. 1 з.н. ф-лы, 4 ил. g (Л ФигЛ со о о ел сThe invention relates to the mountain level and allows to increase the reliability of the device and the efficiency of cutting the embryo of the H1 slit due to the possibility of operative control of the rotational force of the working body (PO) 8. From the end of the housing (K) 1 device opposite its end an element for connection with the back-turn shtanga, a friction clutch (M) 3 is installed. It can rotate relative 1O K 1 around its longitudinal axis and support K 1 by friction surface. On L1 3 on the side opposite to K 1, the distance-centering element 5 is planted. It can freely rotate relative to M 3 and has a spring clamping element to M 3. Eccentrically and parallel to its longitudinal axis, a rotary axis with PO 8 is installed. On L 3 parallel The axis is equipped with a finger of the PO 8 rotation device with the possibility of relative movement along it. The groove is made from non-periphery RO 8 to the axis. The nail can be installed in KI, and the axis can be mounted on M 3. With the support in the bottomhole, element 5 is rigidly fixed in the well. The rotation of K 1 leads to the rotation of PO 8 on the axis. The device is rotated until the embryonic gap is fully extended. For its removal from the well, several revolutions are made. As a result, RO 8 returns to its original position. 1 zn f-ly, 4 ill. g (L FGL has been co

Description

Изобретение относитс к разрушению гор- лых пород в скважинах и может быть использовано при добыче полезных ископаемых на основе взрывного способа разрушени или гидроразрыва горных пород и предназначено дл прорезани зародышевой щели в плоскости юрмальной оси скважины .The invention relates to the destruction of rock formations in wells and can be used in the extraction of minerals based on the explosive method of fracturing or hydraulic fracturing of rocks and is intended to cut a germinal gap in the plane of the jurmal axis of the well.

Целью изобретени вл етс повышение надежности работы устройства и эффер(тив- ности прорезани зародышевых щелей за счет обеспечени возможности оперативного регулировани усили поворота рабо- 4eVo органа.The aim of the invention is to increase the reliability of the device and the effeter (germination of the germinal gaps by allowing the operative control of the rotational force of the 4eVo organ to be operatively adjusted.

На фиг. 1 показано устройство дл прорезани зародышевой щели в скважине, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А па фиг. 1; на фиг. 3 - вариант устройства дл образовани зародышевой ш.ели на любой за данной высоте без упора в забой; па фиг. 4 разрез Б -Б на фиг. 3.FIG. 1 shows a device for cutting a germinal gap in a borehole, a longitudinal section; in fig. 2 - section aa and pa of fig. one; in fig. 3 shows a variant of the device for the formation of the embryonic ridge at any one beyond a given height without an abutment of the face; pas figs. 4 a section B-B in FIG. 3

Устройство состоит из корпуса 1, выполненного в виде несущей штанги со стака- но.м. На верхней части корпуса установлены пружинный центратор 2 и элемент дл .св зи с несуп еповоротной пггангой (буровым ставом). В стакане разме це11а с возможностью вращени муфта 3, оперта фрикционной поверхностью о корпус и фиксированна от выпадани штифтом 4. На муфту со стороны, противоположной корпусу, насажен распорно-центрирующий элемент 5, закрепленный кольцом 6. Стакан корпуса и муфта имеют прорези, в которые эксцентрично и параллельно оси корпуса уста1К)вле- на на вставке поворотна ось 7, расположенна эксцентрично и параллельно продольной оси корпуса. Рабочий орган 8 дл выдвижени имеет паз 9, выгюлненный от периферии к поворотной оси, по которому скользит палец 10, установленный па корпусе , а образующа режущей части рабочего органа армирована и описываетс окружностью диаметра, равного диаметру устройства , при этом режуща часть рабочего органа выдвигаетс за пределы корпуса на величину больп1ую, чем радиус корпуса.The device consists of a housing 1, made in the form of a carrier rod with stacks. On the upper part of the body there is a spring centralizer 2 and an element for connection with a non-rotating rotary grinder (drilling rod). In a glass the size of the centering with the possibility of rotation of the coupling 3, supported by the friction surface on the housing and fixed from falling out by the pin 4. The coupling-centering element 5 fixed by the ring 6 is mounted on the coupling from the side opposite to the housing, in which eccentrically and parallel to the casing axis of the casing, the rotary axis 7 is laid on the inset, which is eccentric and parallel to the longitudinal axis of the casing. The extending member 8 for extension has a groove 9 extended from the periphery to the rotary axis, along which the pin 10 mounted on the housing slides, and the cutting part of the operating member is reinforced and described by a circle of diameter equal to the diameter of the device, while the cutting portion of the operating member extends hull limits are larger than the radius of the hull.

Форма паза и начальное положение пальца оси рабочего органа определ ютс в зависимости от прочности горных пород, геометрических параметров устройства и его материалов. Нредельное положение пальца относительно оси рабочего органа определ етс из условий невозможности заклинивани рабочего органа.The shape of the groove and the initial position of the finger axis of the working body are determined depending on the strength of rocks, the geometric parameters of the device and its materials. The finite position of the finger relative to the axis of the working body is determined from the conditions that it is impossible to jam the working body.

Дл образовани зародьипевой щели на любой заданной высоте без упора в забой распорно-центрирующий элемент выполнен в виде разд вижных опорных элементов 11, установленных параллельно оси корпуса под равными углами в прорез х корпуса элемента 5 с возможностью выхода за его пределы до упора в стенке скважины. На нижней части элемента установлен пружинныйIn order to form an embryonic slit at any given height without a stop in the face, the spacer-centering element is designed as separate supporting elements 11 mounted parallel to the axis of the body at equal angles in the slots of the body of element 5 with the possibility of extending beyond its limit to the stop in the borehole wall. Spring is installed on the bottom of the element.

элемент поджима к муфте 12, фиксированный от выпадени кольцом 13 и создающий посто нство прижати к муфте.clamping element to the clutch 12, fixed from falling out by the ring 13 and creating a constant pressure on the clutch.

Устройство работает следуюплим обра30 М.The device works following the pattern of 30 M.

На буровом ставе устройство подают в скважину до упора в забой и прижимают к нему с расчетной осевой силой.бурового станка или весо.м бурового става. При этом эле.мент 5 жестко фиксируетс в забоеAt the drill stand, the device is fed into the well to the bottom of the hole and pressed against it with the calculated axial force of the drill machine or the weight of the drill rod. When this element. 5 is rigidly fixed in the bottom

скважины, а устройство центрируетс посредством устаноаленного в верхней части корпуса пружинног О 1.ентратора 2.the well, and the device is centered by means of a spring-mounted 1.centrator 2 installed in the upper part of the housing.

Устройству с поверхности сообщаетс вращательное движение и через буровой став в отверсти дл промывки подают жидкость под давлением. При вращепии устройства корпус стремитс одновремепно повернуть рабочий орган 8 на поворотной оси 7 посредством пальца И) и вовлечь муфту 3 в совместное вращение. Муфта прижата к элемен0 ту 5 и скользит по нему. Момент трени частично преп тствует совместному вращению муфты и корпуса, при этом обеспечиваетс относительное перемещение корпуса и муфты, т.е. поворот рабочего органа за счет скольжени по пазу 9 пальца 10,A rotational movement is communicated to the device from the surface and pressurized fluid is supplied through the drilling stand into the flushing holes. When the device rotates, the body tends to simultaneously rotate the working body 8 on the rotary axis 7 by means of a finger I) and engage the clutch 3 in joint rotation. The clutch is pressed to the element 5 and slides on it. The moment of friction partially interferes with the joint rotation of the coupling and the housing, while ensuring relative movement of the housing and the coupling, i.e. rotation of the working body due to sliding along the groove 9 of the finger 10,

5 а усилие прижати рабочег О органа к стенке скважины определ етс возникающим моментом между муфтой и элементом 5.5 and the force of pressing the working organ against the borehole wall is determined by the moment between the coupling and the element 5.

В устройстве предусмотрен вынос штыба с обеспечением охлаждени рабочего органа подачей жидкости через отверсти в корпусе и .муфте в зону прорезани зародышевой П1,е,ли и в зону контакта муфты с элементом 5.The device provides for carrying out the shtyb with ensuring that the working body is cooled by supplying fluid through the holes in the housing and the coupling into the cutting zone of the germinal P1, e, li, and into the zone of contact of the coupling with the element 5.

Устройство врапхают до полного прорезани зародышевой щели, и по достижении заданных размеров вра1цение и подачу жид- кости прекращают. Дл возвращени в транспортное состо ние делают несколько оборотов обратного в)ап1епи , при этом рабочий орган возвращаетс в исходное положение и устройство извлекаетс из скважины.The device is cranked until the germinal gap is completely cut, and upon reaching the specified dimensions, the growth and supply of liquid is stopped. In order to return to the transport state, a few rotations are made to reverse c) the mold, while the tool is returned to its original position and the device is removed from the well.

0 При прорезании зародышевой щели без упора в забой примен ют устройство с раздвижными опорными элементами 11. Устройство опускают в скважину на колонне бурильных труб на заданную высоту, подают избыточное давление жидкости через систе5 му отверстий, нредусмотренных в корпусе устройства и муфте, дл выдвижени опорных элементов за пределы устройства до упора в стенки скважины. При этом на опор- Н1э1х элементах создаютс равномерные усили , необходимые дл удержани уст|эойства0 When cutting the germinal gap without a stop in the face, a device with sliding support elements 11 is used. The device is lowered into the well on the drill pipe string to a predetermined height, excess fluid pressure is fed through a system of holes provided in the device body and the coupling to extend the support elements out of the device up to the stop in the walls of the well. At the same time, uniform forces necessary for holding the device are created on the support elements.

на заданной высоте. Одновременно устройство центрируетс посредством пружинного центратора 2 и удерживаетс в таком положении напором жидкости. at a given height. At the same time, the device is centered by the spring centralizer 2 and held in this position by the pressure of the liquid.

Прорезание зародышевой щели осущест„ вл етс аналогичным образом. По окончании работы устройство прекращают вращать, сни0The incision of the germinal cleft is similar. At the end of the work, the device is stopped to rotate, from below

мают избыточное давление жидкости, при этом элементы опоры возвращаютс в исходное положение. Делают несколько обратных поворотов дл возвращени рабочего органа и устройство транспортируетс из скважины.The fluid overpressure is applied, with the support elements returning to their original position. Several reverse turns are made to return the tool and the device is transported out of the well.

Пример. В центре образца пробуриваетс щпур 46 мм на заданную глубину. Затем в щпур до упора в забой подавалось устройство в транспортном положении и прижималось к забою шпура С заданным усилием , при этом элемент устройства фиксировалс на забое шпура и центрировалс посредством пружинного центратора 2.Example. A 46 mm hole is drilled in the center of the sample to a predetermined depth. Then, the device was moved to the drill to the bottom of the face in the transport position and pressed against the face of the hole. With a predetermined force, the element of the device was fixed to the bottom of the hole and centered by means of a spring centralizer 2.

Устройство приводили в движение от бурильного станка с одновременной подачей промывочной жидкости и вращали до полного прорезани щели. При этом рабочий орган 8 поворачивалс вокруг оси 7 за счет выдвижени его пальцем 10, скольз щим по пазу 9. Затем подачу жидкости прекращали , останавливали устройство. Дл возврата рабочего органа в исходное положение делали несколько оборотов обратного вращени и, когда рабочий орган занимал исходное положение, устройство извлекали из скважины. После этого проводили разруще- ние образца гидроразрывом. При обнаружении разрыва образца было установлено измерени ми , что зародышева щель была направлена нормально оси шпура, имела форму диска с ровными берегами. Диаметр щели был равен 92 мм, а поперечные размеры соответствовали размерам рабочего органа .The device was set in motion from the drilling machine with simultaneous supply of washing fluid and rotated until the slot was completely cut. At the same time, the working body 8 was rotated around the axis 7 due to its extension by the finger 10 slid along the groove 9. Then the supply of liquid was stopped and the device was stopped. To return the tool to its original position, several revolutions were made and, when the tool was in its original position, the device was removed from the well. After that, the sample was fractured by hydraulic fracturing. When a rupture of the sample was found, it was established by measurements that the germinal gap was directed normally to the axis of the hole, had the form of a disk with smooth banks. The slit diameter was 92 mm, and the transverse dimensions corresponded to the size of the working body.

При скорости вращени 300 об/мин потребовалось около 10 мин дл прорезани зародышевой щели на полную глубину.At a rotational speed of 300 rpm, it took about 10 minutes to cut the germinal gap to its full depth.

При прорезании зародышевых щелей в образцах различного состава и твердости (пес0When cutting germ cracks in samples of different composition and hardness (dog

5five

00

5five

00

чаник, кварцевое стекло, мрамор, гранит) случаев отказа устройство не имело.chanik, quartz glass, marble, granite) the device had no cases of failure.

Claims

1. A device for cutting embryonic gaps in a borehole, comprising a housing with an end element for communication with a supporting-swivel rod, a swivel axis with a working body, installed eccentrically and parallel to the longitudinal axis of the housing, a friction clutch, centering element, characterized in that, in order to increase the reliability of the device and the effectiveness of cutting embryonic sheli by providing the possibility of operative control of the rotational force of the working body a, the friction clutch is installed on the side of the body opposite to the end with the element for connection with the supporting rotary shaft, can be rotated relative to the body around its longitudinal axis and supported on the body by a friction surface, the centering element is mounted on the clutch from the body, with the possibility of free rotation relative to it, while in the working body from its periphery to the rotary axis a groove is made, the device for turning the working body is made in the form of a finger a groove parallel to the pivot axis for relative movement therealong, wherein the pivot pin is mounted on the sleeve and the finger on the housing or vice versa.

2. A device according to claim 1, characterized in that the spacer-centering element is provided with a spring element pressed against the coupling.

ten

FIG. 2

-one

h

Fig.Z

,one

.four