РАСШИРИТЕЛЬ С УЛУЧШЕННОЙ СИСТЕМОЙ ОЧИСТКИ И ПОВЫШЕННОЙ МОНТАЖНОЙ СПОСОБНОСТЬЮ ШАРОШЕЧНОГО УЗЛА
EXPANDER WITH IMPROVED PURIFICATION SYSTEM AND ENHANCED CONE CUTTER ASSEMBLY MOUNTING CAPACITY

Изобретение относится к области горного дела, бурения грунта или горных пород Е21.
Из предшествующего уровня техники известен трехшарошечный расширитель, включающий корпус с осевым каналом и присоединительными резьбами, закрепленную на корпусе втулку с установленными на ней равномерно по окружности лапами с шарошками и выполненные в корпусе на уровне шарошек три промывочных сопла. Расширитель снабжен закрепленной в корпусе над лапами шарошек твердосплавной насадкой, выполненной в виде втулки, ось которой размещена в плоскости, проходящей через ось корпуса и ось одной из шарошек, и установлена с наклоном в направлении этой шарошки. Полость втулки с двух сторон сообщена с затрубным пространством и посредством выполненных в средней части втулки двух щелевидных тангенциальных каналов, ось каждого из которых наклонена под углом к оси втулки по направлению к ее выходному отверстию, - с полостью осевого канала корпуса. Ось одного из промывочных сопел размещена под углом к оси шарошки, совмещенной в одной плоскости с осью насадки. Второе и третье сопло размещены соответственно соосно с второй и третьей шарошками и выполнены каждое в виде установленного в корпусе стакана с диффузором на выходе. Полость стакана сообщена с затрубным пространством посредством диффузора, а с полостью осевого канала корпуса - посредством тангенциальных отверстий, выполненных в стенке одного из стаканов в направлении, противоположном направлению тангенциальных отверстий в другом стакане RU 2052069, Е21В 7/28, 10.01.1996. Недостатками данного технического решения является невозможность замены компонентов шарошек и замены подшипников, отсутствие механической очистки и гидравлической очистки шарошек, отсутствие полого центратора в корпусе расширителя.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении энергоэффективности шарошечных расширителей, увеличении механической скорости расширения, повышении технико-экономических показателей строительства, снижении рисков поглощений и грифонов.
Поставленная задача решается за счет того, что в корпусе расширителя непосредственно за шарошкой устанавливаются гидравлические насадки и межвенцовые отбойники для очистки рабочих поверхностей шарошки и осуществляется обслуживание шарошечного узла после демонтажа сварных швов фиксирующей цапфы.
Технический результат выражается в увеличении механической скорости расширения скважины, улучшенной (механической, гидравлической) очистки рабочих поверхностей шарошек, высокой монтажеспособности и ремонтопригодности, а также в увеличении ресурса работы расширителя за счет периодической реставрации элементов шарошечного узла.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг. 1 - схема работы расширителя.
На фиг. 2 - вид сбоку расширителя.
На фиг. 3 - вид спереди расширителя.
На фиг. 4 - вид сзади.
На фиг. 5 - продольный разрез по сечению А-А расширителя.
Расширитель с улучшенной системой очистки и повышенной монтажной способностью шарошечного узла (Фиг. 2-5) состоит из вала 1 и установленных на нем вала шарошки 12, пилотного центратора 3, перегородки 4, усилителя 6, пилотного конуса 2, промывочного коллектора 9, перегородки центратора 4, несущей призмы 7, конуса 5. На вал шарошки 12 устанавливается подпятник 13. Резьбовая втулка 15 и шарошка 14 с подшипниками и уплотнениями образуют, после навинчивания и регулировки резьбового соединения втулки и вала шарошки, подшипниковый узел. Фиксирующая цапфа 8 посредством цилиндрической шпонки устанавливается на резьбовой втулке и с другой стороны посредством сварочного соединения закрепляется на призме. Фиксирующая цапфа 8 образует вторую опору шарошки, удерживает определенный натяг резьбового соединения втулки и вала шарошки, стопорит втулку от проворачивания и защищает пространство между шарошкой и призмой от скапливания частиц выбуренной породы. Гидравлические насадки 10 устанавливаются: на пилотном конусе 2 - для смазки центратора; на промывочном коллекторе 9 - для промывки забоя; за шарошкой 14 - для очистки венцов зубьев; сзади расширителя - для улучшения условий выноса частиц выбуренной породы на поверхности. Конструкция шарошечного узла после демонтажа сварного шва между фиксирующей цапфой 8 и призмой 7 позволяет производить замену, обслуживание подшипников и уплотнений. Межвенцовые отбойники 11 устанавливаются на призме 7 сзади шарошки для механической очистки рабочей поверхности.
Расширитель с улучшенной системой очистки и повышенной монтажной способностью шарошечного узла применяется после бурения пилотной скважины на этапах ее расширения (Фиг. 1). Расширитель устанавливается в компоновку бурильной колонны. После создания циркуляции, передачи вращения бурильной колонне и создания тягового усилия расширитель перемещается по траектории пилотной скважины, постепенно ее расширяя. В процессе работы расширителя межвенцовая область шарошки очищается при взаимодействии с отбойниками и непосредственно венцы зубьев очищаются струей бурового раствора, выходящего из насадок. Конструкция расширителя позволяет выполнить монтаж уплотнений и подшипников в полевых условиях.