SU729356A1

SU729356A1 - Arrangement for boring large-diameter holes

Info

Publication number: SU729356A1
Application number: SU772532930A
Authority: SU
Inventors: Александр Николаевич Попов
Original assignee: Московский Ордена Трудового Красного Знамени Геологоразведочный Институт Им. С.Орджоникидзе
Priority date: 1977-10-13
Filing date: 1977-10-13
Publication date: 1980-04-25

Description

Изобретение относитс к горному делу и может быть использовано дл колонкового бурени шурфов и скважин большого диаметра .The invention relates to mining and can be used for core drilling of holes and large diameter wells.

Известно устройство дл планетарного бурени скважин большого диаметра, состо ш ,ее из бурильной колонны, крестовины, забойных двигате/1ей вращательного действи (например, электробуров) и породоразрушаюш ,его инструмента 1. Благодар тому, что буровые наконечники вращаютс не только вокруг оси бура, но и вокруг собственной вертикальной оси, такие устройства обеспечивают интенсивное разрущение породы на забое скважины.A device is known for planetary drilling of large-diameter wells, consisting of a drill string, a spider, a downhole motor / 1st rotary action (e.g., electric drills), and rock cutting, of its tool 1. Due to the fact that the drill bits rotate not only around the drill axis, but also around its own vertical axis, such devices provide intensive destruction of the rock at the bottom of a well.

Однако дл того, чтобы обеспечить вращение бурового наконечника вокруг собственной вертикальной оси, необходимы забойные двигатели вращательного действи - электробуры, турбобуры. Это значительно удорожает конструкцию. Кроме того, такое устройство предназначено дл бурени скважин сплошным забоем, а не колонковым способом .However, in order to ensure the rotation of the drill bit around its own vertical axis, downhole motors of rotational action are necessary - electric drills, turbo-drills. This greatly increases the cost of construction. In addition, such a device is intended for drilling wells by solid bottom, and not by core method.

Известны колонковые буры, предназначенные дл проходки шурфов и скважинKnown drill drills for drilling holes and boreholes.

большого диаметра, включающие буровую колонку, корпус с расположенной концентрично керноприе.мной трубой и породоразруилаюший инструмент (21.large diameter, including a drill bit, a housing with a concentric core tube and a rock cutting tool (21.

О.нако породоразрушающий инструмент таких ко.юнковых буров совершает вращение лишь вокруг оси бура, не враща сь вокруг собственной вертикальной оси, что снижает эффективность разрушени породы на забое и не позвол ет использовать дл оснащени колонковых буров стандартные буровые наконечники (твердосплавные коронки , алмазные и шарошечные долота и др.). Обычно дл этих колонковых буров создают специальный породоразрушающий 15 инструмент, имеющий сложную конструкцию. Поскольку такой инструмент изготавливаетс в небольшом количестве, он весьма дорог. Принципиально возможна установка на такие буры стандартного породоразрушающего инструмента, но вследствие того, что последний не имеет вращени вокруг собственной вертикальной оси, он будет сильно изнашиватьс и работать нев оптимальном режиме.O. However, the rock-breaking tool of such borehole drills rotates only around the axis of the drill, does not rotate around its own vertical axis, which reduces the efficiency of rock destruction at the bottom and does not allow standard drill bits to be used to equip core drills (carbide crowns, diamond and roller bits, etc.). Typically, for these coring drills, a special rock-destructive tool 15 that has a complex structure is created. Since such a tool is manufactured in small quantities, it is very expensive. It is fundamentally possible to install a standard rock-cutting tool on such drills, but due to the fact that the latter does not have rotation around its own vertical axis, it will wear out and work in an optimal way.

Цель изобретени - повышение эффективности бурени крепких пород.The purpose of the invention is to increase the drilling efficiency of hard rock.

Это достигаетс тем, что устройство снабжено забойным планетарным редуктором и стопорным механизмом, а бурова колонна снабжена центральным валом с водилом и соединена с ним с возможностью вращени и осевого перемещени посредством конусной муфты, при этом водило имеет вспомогательные валы, расположенные между нижней частью корпуса и керноприемной трубой , на одном конце которых закреплен породоразрушающий инструмент, на другом - периферийна щестерн редуктора, причем центральна щестерн редуктора размещена на центральном валу и установлена с возможностью стопорени стопорным механизмом, жестко св занным с верхней частью корпуса и центральной щестерней и выполненным в виде подпружиненного щтока с роликом, контактирующим во врем стопорени со стенками скважины, а щток установлен с возможностью радиального перемещени при взаимодействии с конусом муфты.This is achieved by the fact that the device is equipped with a downhole planetary gearbox and locking mechanism, and the drill string is provided with a main shaft with a planet carrier and is connected with it rotatably and axially through a taper sleeve, while the carrier has auxiliary shafts located between the bottom of the body and the core shaft. a pipe, at one end of which a rock-cutting tool is fixed, on the other - a peripheral shchesthern gearbox, with the central shchestren gearbox placed on the central shaft and a locking mechanism, which is rigidly connected to the upper part of the body and the central bristle, and made in the form of a spring-loaded brush with a roller in contact with the walls of the well, and the bar is mounted with the possibility of radial movement when interacting with the coupling cone.

На фиг. 1 представлена принципиальна схема бура; на фиг. 2 - муфта, св зывающа бурильную колонну с центральным валом .FIG. 1 is a schematic diagram of a drill; in fig. 2 — Coupling coupling the drill string to the central shaft.

Устройство состоит из корпуса 1, жестко св занного с шламоуловителем 2, верхней частью кожуха 3, центральной щестерней 4 и стопорным механизмом 5. Стопорный механизм 5 представл ет собой подпружиненные щтоки с роликами 6, установленными во втулках 7 с возможностью радиального перемещени за счет муфты, св зывающей бурильную колонну 8 с центральным валом 9. Нижн часть 10 муфты имеет квадратное сечение и входит в паз 11 соответствующей формы на центральном валу. Верхн часть 12 муфты выполнена в виде усеченного конуса, вращающегос на подщипнике . Центральна щестерн 4 входит в зацепление с периферийными щестерн ми 13 и св зана посредством подщипника 14 с центральным валом 9, который жестко соединен с нижним кожухом 15, керноприемной трубой 16, воздухоподвод щими трубками 17 и водилом 18. Водило 18 посредством подщипников 19 соединено с вспомогательными валами 20. На верхнем конце этих валов жестко установлены периферийные щестерни 13, а на нижнем - породоразрущающие инструменты 21 и ударные механизмы 22. Причем последние могут отсутствовать . Бур имеет также механизм подрезки и удержани керна (на фигурах не показан).The device consists of a housing 1 rigidly connected to the sludge trap 2, the upper part of the casing 3, the central bristle 4 and the locking mechanism 5. The locking mechanism 5 consists of spring-loaded rods with rollers 6 installed in sleeves 7 with the possibility of radial movement due to the coupling, connecting the drill string 8 to the central shaft 9. The lower part 10 of the coupling has a square cross section and fits into the groove 11 of the corresponding shape on the central shaft. The upper part 12 of the coupling is made in the form of a truncated cone rotating on a support. The central shchestren 4 is engaged with the peripheral shchestrenny 13 and is connected by means of the support 14 to the central shaft 9, which is rigidly connected to the lower casing 15, the core tube 16, the air feed pipes 17 and the carrier 18. The carrier 18 is connected to the auxiliary shafts 20. At the upper end of these shafts, the circumferential pincers 13 are rigidly mounted, and at the lower end there are rock-breaking tools 21 and impact mechanisms 22. Moreover, the latter may be absent. The drill also has a mechanism for trimming and holding the core (not shown in the figures).

Устройство работает следующим образом При постановке бура на забой под действием веса бурильной колонны или осевой нагрузки конус 12 муфты, соедин ющей колонну с центральным валом 9, перемещаетс вниз, отжима щтоки с роликами 6 в радиальном направлении, благодар чему они врезаютс в стенки скважины и преотвращают проворачивание центральной щестерни 4 вокруг оси бура. При вращеНИИ бурильных труб крут щий момент благодар нижней квадратной части 10 муфты и пазу 11 передаетс центральному валу и вспомогательным валам 20, которые кроме вращате тьного движени вокруг оси скважины приобретают также вращательноеThe device works as follows. When setting the drill to the bottom under the action of the weight of the drill string or axial load, the cone 12 of the coupling connecting the column with the central shaft 9 moves downward, pressing the rods 6 with the rollers 6 in the radial direction, due to which they cut into the borehole walls and prevent turning the center pinch 4 around the drill axis. During the rotation of the drill pipe, the torque is transmitted through the lower square part 10 of the coupling and the groove 11 to the central shaft and the auxiliary shafts 20, which, in addition to the rotational movement around the axis of the borehole, also acquire rotational

движение вокруг собственной оси за счет обегани периферийных щестерен 13 вокруг центральной щестерни 4. При бурении по колонне бурильных труб, полому центральному , валу, воздухоподвод щим трубкам иmovement around its own axis by running around the peripheral gear 13 around the central gear 4. When drilling a drill pipe, a hollow central shaft, a shaft, an air-feed pipe and

каналам во вспомогательных валах на забой подаетс промывочно-продувочный агент, предназначенный дл очистки забо от выбуренной породы и привода в действие гидрр- или пневмоударного механизма. Выбуренна порода выноситс в щламоулов витель. После заполнени керноприемной трубы 16 породой керн подрезаетс и вместе с буром поднимаетс на поверхность.The channels in the auxiliary shafts are fed to the bottom by a flushing and blowing agent designed to clean the bottom of the cuttings and drive a hydrr or pneumatic impact mechanism. Drilled rock is deposited in the mud rock. After filling the core tube 16 with rock, the core is cut and, together with the drill, rises to the surface.

Предлагаемое устройство позвол ет повысить эффективность разрущени породы на забое скважины за счет одновременного вращени породоразрущающих инструментов вокруг своей вертикальной оси и вокруг оси бура. Это ведет к увеличению скорости бурени , что, в свою очередь, снижает стоимость 1 п. м готовой скважины.The proposed device allows to increase the efficiency of rock destruction at the bottom of a well due to the simultaneous rotation of rock cutting tools around its vertical axis and around the axis of the drill. This leads to an increase in the drilling rate, which, in turn, reduces the cost of 1 p. M of the finished well.

Кроме того, расщир етс область лриме ени менее энергоемкого по сравнению с 1урением сплощным забоем колонкового бурени скважин больщого диаметра за счет использовани стандартных буровых наконечников , в частности шарощечных долот. Могут быть также использованы нефт ные алмазные долота, но без ударных механизмов , т. е. область колонкового бурени смещаетс в сторону крепких и очень крепкихIn addition, the freezing area is less energy consuming as compared to the first drilling of a large diameter borehole by using standard drill bits, in particular, ball bits. Oil diamond bits can also be used, but without percussion mechanisms, i.e. the area of core drilling is shifted towards strong and very strong

пород, что весьма ценно, поскольку бурение скважин больщого диаметра в таких породах до насто щего времени велось только малопроизводительным дробовы.м способом .rocks, which is very valuable, since the drilling of large-diameter wells in such rocks has so far been carried out only by an unproductive shotgun.

Claims

1. USSR author's certificate number 317798, cl. E 21 D 1/06, 1971.

2. USSR author's certificate

No. 99931, cl. E 21 D 1/06, 1952 (prototype).

//