SU848571A1

SU848571A1 - Drilling shock-absorber

Info

Publication number: SU848571A1
Application number: SU792763080A
Authority: SU
Inventors: Олег Георгиевич Бондаренко; Владимир Иванович Важов; Авенир Иванович Осипов; Виктор Иванович Толоконцев
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательскийинститут Золота И Редких Металлов
Priority date: 1979-05-04
Filing date: 1979-05-04
Publication date: 1981-07-23

Description

Изобретение относитс к горной технике, а именно к инструменту дл бурени скважин. При бурении многолетнемерзлых рыхлых отложений, представленных кру новалунистыми включени ми с высоким коэффициентом крепости, в бурильном инструменте периодически возникают ударные нагрузки, при которых вибровращательное бурение происходит с отрывом буровой коронки от забо . Это снижает эффективность бурени и вызывает большие динамические нагруз ки на бурильную каретку станка. При бурении крепких пород станками вращательного и ударно-вращатель ного действи также наблюдаетс возврат энергии в виде упругих импульсо от забо к рабочему органу станка. Одним из методов борьбы с этим влением вл етс использование в компоновке бурильной колонны ciMop тйзатора, преобразующего кинетическую энергию отскока бурильного инст румента в момент удара в потенциаль ную энергию сжатого упругого элемен та . По окончании удара потенциальна энерги преобразуетс вновь в кинетическую энергию движени бу рильного инструмента к забою. Известен амортизатор бурильной колонны, включающий корпус и вал, установленные с возможностью телескопического перемещени и св занные друг с другом упругим элементом, выполненным в виде гофрированной оболочки с радиальным направлением гофр 1. Недостаток этой конструкции заключаетс в том, что она не обеспечивает достаточной эффективности использовани отраженной энергии, так как .возврат осевой энергии забою осуществл етс с периодом, кратным частоте собственных колебаний бурильного устройства, а демпфирование крутильных ударных нагрузок устройства не происходит. Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению вл етс бурильный амортизатор, включающий вал и корпус, установленные с возможностью телескопического перемещени и св занные между собой винтовой парой, упругий элемент, установленный между корпусом и валом, ограничитель осевых и крутильных перемещений вала и корпуса. Один конец упругого элемента жестко св зан с валом, а другой св зан с корпусом винтовойThis invention relates to a mining technique, namely a tool for drilling wells. During the drilling of permafrost loose sediments represented by rock-like inclusions with a high strength ratio, shock loads periodically occur in the drilling tool, during which vibrating drilling occurs with the separation of the drill bit from the bottom. This reduces the drilling efficiency and causes large dynamic loads on the drill carriage of the machine. When drilling hard rocks with rotary and rotary percussion machines, energy is also observed in the form of elastic pulses from the bottom to the working body of the machine. One of the methods to combat this phenomenon is to use a ciMopizer in the layout of the drill string, which converts the kinetic energy of the rebound of the drilling tool at the moment of impact into the potential energy of the compressed elastic element. At the end of the impact, the potential energy is converted again into the kinetic energy of the movement of the boring tool to the face. A drill string shock absorber is known, which includes a housing and a shaft mounted for telescopic movement and connected to each other by an elastic element made in the form of a corrugated shell with a radial direction of the corrugation 1. The disadvantage of this design is that it does not provide sufficient efficiency for using the reflected energy, since the axial energy recovery of the face is carried out with a period that is a multiple of the natural oscillation frequency of the drilling device, and the torsion damping is unit load does not occur. Closest to the proposed technical solution is a boring shock absorber, comprising a shaft and a housing, mounted with the possibility of telescopic movement and interconnected by a screw pair, an elastic element mounted between the housing and the shaft, a limiter for axial and torsional movements of the shaft and the housing. One end of the elastic element is rigidly connected to the shaft, and the other end is connected to the screw body.

парой с шагом, отличным от шага винтвой пары, св зывающей вал и корпус.a pair with a pitch different from the pitch of the screw pair connecting the shaft and the housing.

Известна конструкци обеспечивает демпфирование осевых и крутильных ударных нагрузок и возврат накопленной валом потенциальной энерги упругой деформации кручени и раст жени или сжати через долото заёою 2 .The known structure provides for the damping of axial and torsional shock loads and the return of the potential energy of elastic deformation of torsion and tension or compression or through a bit 2 with a shaft 2 that has been accumulated by the shaft.

Однако известна конструкци не обеспечивает достаточной надежности работы устройства из-за большого количества деталей и их подвижных соединений.However, the known design does not provide sufficient reliability of the device due to the large number of parts and their movable joints.

Цель изобретени - упрощение конструкции бурильного амортизатора. ,The purpose of the invention is to simplify the construction of the boring shock absorber. ,

Указанна цель достигаетс тем, что упругий элемент жестко св зан с корпусом и выполнен в виде оболочки со спиральными гофрами.This goal is achieved by the fact that the elastic element is rigidly connected with the body and is made in the form of a shell with spiral corrugations.

На фиг. 1 показан бурильный амортизатор , разрез на фиг. 2 - то же, изометри . FIG. 1 shows a boring shock, the section in FIG. 2 - the same isometric.

Бурильный амортизатор имеет переходник между бурильной коронкой 1 и штангой 2 и состоит из трубчатого вала 3 с резьбой дл соединени с коронкой 1 и трубчатого корпуса 4 с резьбой дл соединени со штангой 2. Вал 3 и корпус 4 соединены друг с другом упругим элементом, выполненным в виде оболочки Ь со спиральными гофрами. Один конец упругого элемента жестко закреплен, например приварен к валу 3, а другой - к корпусу 4. Вал 3 и корпус 4 установлены с возможностью взаимного телескопического перемещени .The boring shock absorber has an adapter between the drill bit 1 and the rod 2 and consists of a tubular shaft 3 with a thread for connection with the bit 1 and a tubular body 4 with a thread for connection with the rod 2. The shaft 3 and the case 4 are connected to each other as a shell b with spiral corrugations. One end of the elastic element is rigidly fixed, for example, welded to the shaft 3, and the other end to the body 4. The shaft 3 and the body 4 are mounted with the possibility of mutual telescopic movement.

На внутренней.поверхности трубчатой части вала 3 имеетс ограничител его осевых и крутильных перемещений, выполненный в виде кольцевого уступа 6 , на котором имеютс , по меньшей мере, два зубчатых выступа 7, а в нижней части трубчатой гайки 4 имеютс пазы 8, по форме соответствующие форме зубчатых выступов.On the inner surface of the tubular part of the shaft 3 there is a limiter of its axial and torsional movements, made in the form of an annular shoulder 6, on which there are at least two toothed protrusions 7, and in the lower part of the tubular nut 4 there are grooves 8, corresponding in shape shaped toothed projections.

Внутри амортизатора имеетс сквозное отверстие 9 дл пропуска промывочлого агента.Inside the shock absorber there is a through hole 9 for passing the washing agent.

Амортизатор работает следующим образом, иThe shock absorber works as follows, and

В процессе вибровращательного бурени крепких пород возникают ударные нагрузки, действующие на инструмент . Однако амортизатор не передает ударную энергию в буровую штангу 2, а аккумулирует ее спиральными гофрами упругого элемента с последующим возвратом забою по окончании ударного импульса. Один отраженный, от забо ударный импульс распредел етс амортизатором на два. Меньшие по амплитуде (первый образуетс при, соприкосновении бурильной коронки с забоем, второй - при ударе ниппел о гайку),In the process of vibratory rotational drilling of hard rock, shock loads are generated that act on the tool. However, the shock absorber does not transmit shock energy to the drill rod 2, but accumulates it with spiral corrugations of an elastic element with the subsequent return of the face at the end of the shock pulse. One reflected shock pulse is distributed by the shock absorber to two. Smaller in amplitude (the first is formed when the drill bit is in contact with the face, the second is formed when the nipple is pushed on the nut),

Благодар спиральному расположению гофров амортизатор демпфируетDue to the spiral arrangement of the corrugations, the shock absorber damps

как осевые ударные нагрузки, так и крутильные. При распр млении сжатого спирально-гофрированного корпуса 5 коронка 1 возвращаетс в исходное положение с поворотом по направлению вращени , дополнительно разруша при этом забой.both axial shock loads and torsional loads. When the compressed spiral-corrugated body 5 is rectified, the crown 1 returns to its original position with rotation in the direction of rotation, additionally destroying the bottom.

При этом вал 3 вл етс наковальней , а трубчатый корпус 4 - ударником . Зубчатые выступы 7, вход щие при сжатии и повороте спиральных гофров в пазы Ь, ограничивают чрезмерные осевые и крутильные деформации, предотвраща разрушение упругого элемента 5.The shaft 3 is the anvil and the tubular body 4 is the hammer. The toothed protrusions 7, which enter during compression and rotation of the spiral corrugations into the grooves b, limit excessive axial and torsional deformations, preventing the destruction of the elastic element 5.

Ослабление импульса и частичный возврат его забою позвол ет снизить действие ударных нагрузок на узлы бурильного агрегата и станка в целом.The weakening of the pulse and the partial return of it to the bottom allows reducing the effect of shock loads on the assemblies of the drilling unit and the machine as a whole.

Кроме осевых и крутильных усилий на амортизатор действуют также возникающие в процессе бурени изгибающие усили . Однако наличие телескопически установленных вала 3 и корпуса 4 предотвращает разрушение упругого элемента.In addition to axial and torsional stresses, bending forces occurring during the drilling process also act on the shock absorber. However, the presence of a telescopically mounted shaft 3 and the housing 4 prevents the destruction of the elastic element.

В процессе бурени многолетнемерзлых отложений резко увеличиваютс крутильные нагрузки. При этом упругие элементы сжимаютс , сближа вал 3 и корпус 4 до полного зацеплени зубчатых выступов 7 с пазами 8, и амортизатор работает как жесткое продолжение бурильной штанги 2. Бурение при,этом осуществл етс без отрыва коронки от забо , т.е, в вибровращательном режиме.During the drilling of permafrost, torsional loads increase sharply. At the same time, the elastic elements are compressed, moving the shaft 3 and the body 4 until the gear lugs 7 are fully engaged with the grooves 8, and the shock absorber works like a rigid continuation of the drill rod 2. mode.

В св зи с тем, что возникающа энерги отскока бурильного инструмента от забо аккумулируетс упругим элементом амортизатора с последующей отдачей накопленной энергии непосредственно на разрушающий орган бурильного инструмента, увеличиваетс врем контакта бурильного инструмента с забоем, что в свою очередь позвол ет разрушить дополнительный. объем буримых пород. .Due to the fact that the rebound energy of the drilling tool from the bottom is accumulated by the elastic element of the shock absorber with the subsequent transfer of the accumulated energy directly to the destructive organ of the drilling tool, the contact time of the drilling tool with the face increases, which in turn allows the additional one to be destroyed. volume of drilled rocks. .

Технико-экономическа эффективность изобретени заключаетс в повышении срока службы амортизатора за счет упрощени его конструкции.The technical and economic efficiency of the invention is to increase the service life of the shock absorber by simplifying its design.

Claims

1. The patent of Germany W1235236, cl. 5 a 17/04, pub. 1968.

2. Author's certificate of the USSR 649819, class, E 21 V 17/06, 1975.