SU1460164A1

SU1460164A1 - Rotating device for drilling tool in churn drilling

Info

Publication number: SU1460164A1
Application number: SU864156734A
Authority: SU
Inventors: Александр Сергеевич Тибукин
Original assignee: Московский Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе
Priority date: 1986-12-02
Filing date: 1986-12-02
Publication date: 1989-02-23

Abstract

Изобретение относитс к горной промышленности , в частности к поворотным устройствам , используемым при ударно-канатном вращении. Цель - повышение надежности работы. Устр-во включает механизм преобразовани (МП) возвратно-поступательного движени во вращательное, ограничители перемещени МП и элементы фикса- НИИ в виде дугообразных распорных пружин 17. Последние равномерно размещены вокруг оси МП, который расположен в корпусе 11 и выполнен в виде профильной щтан ги 8 с толкател ми 9 дл взаимодействи с обоймой 13. Обойма 13 выполнена с прорез ми и установлена с возможностью вращени посредством закрепленных в пазах ко- ро.мысел 14с кулачками (К) 15. Дл взаимодействи с К 15, на которых выполнены скосы , в корпусе 11 МП выполнены два р да упоров 12, равномерно размещенных в пазах по окружности относительно оси устр-ва. Один р д упоров 12 расположен под другим со смещением на половину щага. Коромысла 14 своими К 15 посто нно наход тс в контакте с упорами 12 одного из р дов и поворачивают обойму 13 относительно корпуса И, а вместе с ней и буровой снар д на определенный угол. Толкатели 9 выполнены в виде роликов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. The invention relates to the mining industry, in particular, to turning devices used in cable-hammer rotation. The goal is to increase the reliability of work. The device includes a mechanism for converting (MP) a reciprocating movement into rotational motion, MP movement stops and fixation elements in the form of arcuate spacer springs 17. The latter are evenly placed around the axis of the MP, which is located in the housing 11 and is designed as a profile armor. 8 with pushers 9 for interacting with the yoke 13. The yoke 13 is slotted and rotatably mounted by means of the cords 14c in the grooves with cams (K) 15. For interacting with K 15, on which bevels are made The housing 11 MP made two rows of stops 12, evenly placed in the grooves around the circumference of the device axis. One row of stops 12 is located below the other, offset by half of the schag. The rocker arms 14, their K 15, are constantly in contact with the stops 12 of one of the rows and turn the yoke 13 relative to the housing I, and with it the drilling projectile at a certain angle. Pushers 9 are made in the form of rollers. 2 hp f-ly, 3 ill.

Description

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к поворотным устройствам, которые используют при ударноканатном бурении.The invention relates to the mining industry, in particular to rotary devices that are used in shock-drilled drilling.

Цель изобретения — повышение надежности работы.The purpose of the invention is to increase the reliability.

На фиг. 1 изображен буровой снаряд ударно-канатного бурения с поворотным устройством; на фиг. 2 — поворотное устройство бурового снаряда, продольный разрез; на фиг. 3 — сечение А—А на фиг. 2.In FIG. 1 shows a drill of shock-rope drilling with a rotary device; in FIG. 2 - rotary device of the drill, longitudinal section; in FIG. 3 - section A — A in FIG. 2.

Буровой снаряд ударно-канатного бурения состоит из канатного замка 1, которым снаряд шарнирно связан со стальным канатом 2 с возможностью свободного вращения относительно каната 2, раздвижной 3 и ударной 4 штанг, долота 5 с породоразрушающим лезвием 6, а также поворотного устройства 7, включающего механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное в виде профильной ударной штанги 8 квадратного сечения, на котором жестко закреплены роликовые толкатели 9 и ограничители 10 вертикального перемещения механизма преобразования.The drill of shock-rope drilling consists of a cable lock 1, with which the projectile is pivotally connected to a steel rope 2 with the possibility of free rotation relative to the rope 2, sliding 3 and shock 4 rods, bit 5 with a rock cutting blade 6, and also a rotary device 7, including a mechanism transformations of the reciprocating motion into rotational motion in the form of a profile shock rod 8 of square section on which roller pushers 9 and limiters 10 of vertical movement of the mechanism are rigidly fixed Ania.

Поворотное устройство 7 размещено между раздвижной 3 и основной ударной 4 штангами. Элементы конструкции бурового снаряда 1, 3, 4, 5 и 8 жестко связаны между собой при помощи типовых конусных замковых резьбовых соединений. Поворотное устройство 7 установлено на профильной ударной штанге 8 с возможностью свободного продольного перемещения по ней и содержит механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вра/цательное и элементы фиксации поворотного устройства от вращения вокруг оси скважины во время бурения.The rotary device 7 is placed between the sliding 3 and the main shock 4 rods. Structural elements of the drill 1, 3, 4, 5, and 8 are rigidly interconnected using standard conical threaded locking joints. The rotary device 7 is mounted on the profile shock rod 8 with the possibility of free longitudinal movement along it and contains a mechanism for converting the reciprocating motion into a rotary movement and elements for fixing the rotary device from rotation around the axis of the well during drilling.

Механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное расположен в корпусе 11 поворотного устройства 7 и состоит из жестко связанных с корпусом 11 двух рядов упоров· 12, размещенных в пазах и имеющей возможность вращения вокруг оси устройства обоймы 13 с двумя коромыслами 14. В каждом из рядов имеется равное количество упоррв 12 и они равномерно размещены внутри корпуса 11 по окружности вокруг оси устройства 7. Причем один ряд упоров 12 расположен под другим со смещением упоров 12 на половину шага. Обойма 13 установлена в корпусе 11 и выполнена со сквозным-отверстием по оси, сечение которого повторяет сечение профильной ударной штанги 8, на которую посредством этого отверстия устройство 7 одето с возможностью свободного продольного перемещения. В обойме 13 имеются также две прорези, расположенные симметрично одна напротив другой, в которых установлены коромысла 14, выполненные с двумя кулачками 15 каждое. При этом кулачки 15 снабжены скосами 16.The mechanism for converting the reciprocating motion into rotational motion is located in the housing 11 of the rotary device 7 and consists of two rows of stops · 12 rigidly connected to the housing 11, arranged in grooves and rotatable around the device axis of the yoke 13 with two rocker arms 14. In each of the rows there is an equal number of stops 12 and they are evenly placed inside the housing 11 around the circumference around the axis of the device 7. Moreover, one row of stops 12 is located under the other with a shift of the stops 12 by half a step. The clip 13 is installed in the housing 11 and is made with a through-hole along the axis, the cross-section of which repeats the cross-section of the profile shock rod 8, on which the device 7 is dressed with the possibility of free longitudinal movement through this hole. In the cage 13 there are also two slots located symmetrically one opposite the other, in which the rocker arms 14 are installed, made with two cams 15 each. In this case, the cams 15 are equipped with bevels 16.

Элементы фиксации поворотного устройства 7 от вращения вокруг оси скважины во время бурения выполнены в виде плоских дугообразных пружин 17, один конец которых шарнирно закреплен в верхней части корпуса 11, а другой — на ободе 18. Последний охватывает нижнюю часть корпуса 11 с возможностью свободного продольного перемещения вдрль него. При этом на каждой пружине в середине дуги шарнирно установлены колеса 19, имеющие дискообразную форму с заостренными краями, а диаметр, окружности, на которой лежат середины дуг пружин 17, должен быть не менее чем на 70—100 мм больше диаметра скважины у забоя, так как это необходимо для надежной фиксации поворотного устройства 7 в стволе скважины. Расстояние между ограничителями 10 перемещения поворотного устройства 7 должно быть не больше удвоенной высоты сбрасывания подъема бурового снаряда минус длина коромысла.The elements for fixing the rotary device 7 from rotation around the axis of the well during drilling are made in the form of flat arcuate springs 17, one end of which is pivotally mounted in the upper part of the housing 11 and the other on the rim 18. The latter covers the lower part of the housing 11 with the possibility of free longitudinal movement to him. Moreover, on each spring in the middle of the arc, wheels 19 are pivotally mounted having a disk-shaped shape with pointed edges, and the diameter, the circumference on which the midpoints of the arches of the springs 17 lie, should be at least 70-100 mm larger than the diameter of the borehole at the bottom, so as necessary for reliable fixation of the rotary device 7 in the wellbore. The distance between the limiters 10 of the movement of the rotary device 7 should be no more than twice the height of the drop of lifting the drill minus the length of the beam.

Бурение снарядом с поворотным устройством осуществляется следующим образом.Drilling a projectile with a rotary device is as follows.

Снаряд вместе с поворотным устройством опускается в скважину. При этом пружина 17 элементов фиксации поворотного устройства 7 выпрямляется вследствие своей упругости, шарнирного крепления на корпусе 11 и ободе 18 и возможности обода 18 перемещаться вдоль корпуса 11, что ‘позволяет спустить устройство 7 в скважину вместе с буровым снарядом. Во время спуска или подъема снаряда колеса 19 катятся по стенкам ствола скважины, обеспечивая спуск или подъем бурового снаряда. Когда буровой снаряд спущен на забой скважины и вывешен над последним соответственно требованиям технологии ударно-канатного бурения, поворотное устройство 7 занимает на профильной ударной штанге 8 верхнее положение, которое сохраняется посредством силы давления пружин 17 (через колеса 19) на стенки скважины. Бурение данным буровым снарядом проводится аналогично типовой технологии ударно-канатного бурения, т.е. подъем бурового снаряда на некоторую высоту над забоем (0,4—1,0 м) с последующим сбрасыванием.The projectile together with the rotary device is lowered into the well. In this case, the spring 17 of the fixing elements of the rotary device 7 is straightened due to its elasticity, articulation on the housing 11 and the rim 18 and the possibility of the rim 18 to move along the housing 11, which allows you to lower the device 7 into the well together with the drill. During the descent or ascent of the projectile, the wheels 19 roll along the walls of the wellbore, providing for the descent or ascent of the drill. When the drill is lowered to the bottom of the well and hung over the latter according to the requirements of shock-rope technology, the rotary device 7 occupies an upper position on the profile shock rod 8, which is maintained by the pressure force of the springs 17 (through the wheels 19) on the well walls. Drilling with this drill is carried out similarly to the typical technology of shock-rope drilling, i.e. lifting the drill to a certain height above the bottom (0.4-1.0 m) followed by dropping.

Во время возвратно-поступательного дви жения снаряда в процессе бурения осуществляется поворот бурового снаряда вокруг его оси на заданный угол поворотным устройством 7. Это происходит таким образом, что во время каждого подъема снаряда над забоем скважины или его сбрасывании роликовые толкатели 9, установленные на профильной ударной штанге 8, приходят в соприкосновение с коромыслами 14, меняя их положение. При этом коромысла 14 своими кулачками 15 постепенно находятся в контакте с упорами 12 одного из рядов, т.е. кулачки 15 при смене положения коромысел попеременно то один кулачок 15, то другой каждого коромысла 14 входят между упорами 12. Вследствие смещения упоров 12 одного ряда относительно другого на половину шага и наличия у кулачков 15 скосов 16 кулачки 15, входя между упорами 12, поворачивают обойму 13 относительно зафиксированного в стволе скважины корпуса 11 поворотного устройства 7, а вместе с ней и буровой снаряд на определенный угол. Так как роликовые толкатели 9 дважды приходят в соприкосновение с коромыслами 13, то поворот бурового снаряда осуществляется в два этапа — при подъеме и при сбра сывании снаряда, т.е. во время каждого соприкосновения роликовых толкателей 9 с 15 коромыслами 14 происходит поворот снаряда на половину заданного угла.During the reciprocating movement of the projectile during drilling, the drill is rotated around its axis by a predetermined angle by the rotary device 7. This occurs in such a way that during each lifting of the projectile above the bottom of the well or its dropping, the roller pushers 9 mounted on the profile shock rod 8, come in contact with the rocker arms 14, changing their position. In this case, the rocker arms 14 with their cams 15 are gradually in contact with the stops 12 of one of the rows, i.e. the cams 15 when changing the position of the rocker arm, alternately one cam 15, then the other of each rocker 14 enter between the stops 12. Due to the displacement of the stops 12 of one row relative to the other by half a step and the presence of the cams 15 of the bevels 16, the cams 15, entering between the stops 12, rotate the cage 13 relative to the housing 11 of the rotary device 7 fixed in the borehole, and with it the drill string at a certain angle. Since the roller pushers 9 come into contact twice with the rocker arms 13, the rotation of the drill is carried out in two stages - when lifting and when dropping the projectile, i.e. during each contact of the roller pushers 9 with 15 rocker arms 14, the projectile rotates by half a predetermined angle.

Регулировка угла поворота снаряда может быть осуществлена установкой различного количества роликовых толкателей 9 _пна профильной ударной штанге 8.The adjustment of the angle of rotation of the projectile can be carried out by installing a different number of roller pushers 9 _p on the profile impact rod 8.

Claims

Claim

1. The rotary device of the drill of the shock-rope drilling, including a mechanism for converting reciprocating motion into rotational in the form of a profile rod with a pusher for interacting with a cage mounted for rotation by means of a rocker arm with cams, and fixation elements in the form of arcuate spacer springs, evenly spaced around the axis of the conversion mechanism, movement limiters of the conversion mechanism, characterized in that, in order to improve the reliability of operation, devices equipped with a cylindrical housing in which the conversion mechanism is located, while in the housing there are two rows of stops, evenly spaced around the circumference relative to the axis of the device, for interacting with cams on which the bevels are made, and one row of stops is located under the other with a half offset steps, and in the holder, slots are made in which the rocker arms are pivotally fixed, while the fixing elements are pivotally mounted on the housing and are each fixed at one end in its upper part and the other in the lower part and with the possibility of longitudinal movement.

2. The device according to π. 1, characterized in that the pushers are made in the form of rollers.

3. The device according to π. 1, characterized in that the locking elements are made with disc-shaped wheels longitudinally mounted with the possibility of rotation.

Fig! Compiled by M. Nesnova Editor A. Motyl Order 420/28 Tehred I. Veres Corrector N. King Circulation 514 Subscription

VNIIIPI State Committee for Inventions and Discoveries under the State Committee for Science and Technology of the USSR 113035, Moscow, Zh-35, Raushskaya nab., D.

4/5 Production and Publishing Plant "Patent", Uzhhorod, st. Gagarina, 101