БУРОВОЙ ШНЕК

Полезная модель относится к горной технике, а именно к буровым шнекам, преимущественно имеющим длину, обеспечивающую бурение скважины на полную глубину одним шнеком в абразивных породах на открытых горных работах.
Известен буровой шнек, включающий трубу с верхним и нижним замковыми соединениями и закрепленную на трубе рабочую спираль (Рис.48. Вращательное шнековое бурение геологоразведочных скважин / Д.Н. Башкатов, Ю.А. Олоновский.-М.: Недра, 1968.-192 с). Данный буровой шнек имеет не съемную рабочую спираль жестко закрепленную при помощи сварки по всей трубе бурового шнека.
Недостаток данного бурового шнека заключается в его низкой эффективности, вследствие его преждевременной отбраковки по причине прекращения транспортирования буровой мелочи и образования пробок в нижней части бурового шнека, потому что при бурении абразивных пород рабочая спираль в нижней части шнека изнашивается более интенсивно из-за большего пути трения и достигает предельного износа по диаметру (уменьшение диаметра бурового шнека на 7-10%, см. Нормативный справочник по буровзрывным работам /Ф.А.Авдеев, В.Л. Барон, Н.В.Гуров и др. - 5-е изд., - М.: Недра, 1986. - С.368.) при неизношенных витках остальной части рабочей спирали бурового шнека и замковых соединениях.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является буровой шнек, включающий трубу с верхним и нижним замковыми соединениями и закрепленную на трубе рабочую спираль с износостойкой наплавкой на рабочей поверхности (Рис.59. Вращательное шнековое бурение геологоразведочных скважин / Д.Н. Башкатов, Ю.А. Олоновский.-М.: Недра, 1968.-192 с).
В данном буровом шнеке рабочая спираль выполнена сменной по всей длине бурового шнека,вставлена и закреплена в зазоре между двумя параллельными нерабочими спиралями, жестко связанными с трубой бурового шнека. Данное техническое решение позволяет несколько повысить износостойкость рабочей спирали бурового шнека за счет наличия износостойкой наплавки на рабочей поверхности рабочей спирали и производить замену не всего бурового шнека,а только достигшей предельного износа части рабочей спирали, в нижней части бурового шнека,путем её замены на новую на месте производства работ при бурении относительно малоабразивных и мягких абразивных пород.
Недостаток данного бурового шнека заключается в его низкой эффективности при бурении крепких абразивных пород на полную глубину скважины одним шнеком, вследствие преждевременной отбраковки всего дорогостоящего бурового шнека не столько по фактору износа сменной рабочей спирали, сколько по фактору поломок замковых соединений и,нередко, труб. В этих условиях рабочая спираль,в нижней части бурового шнека, хотя и изнашивается более интенсивно, из-за большего пути трения, и достигает предельного износа по диаметру (7-10%), но на остальной части рабочей спирали бурового шнека она имеет незначительный износ и может находиться в работоспособном состоянии до выхода из строя других элементов бурового шнека. То есть, количество замен рабочих спиралей в верхней части бурового шнека до его отбраковки будет незначительным.
Полезная модель направлена на повышение эффективности бурового шнека при бурении крепких абразивных пород на полную глубину скважины одним шнеком, которая достигается за счет того, что в буровом шнеке, включающем трубу с верхним и нижним замковыми соединениями и закрепленную на трубе рабочую спираль с износостойкой наплавкой на
рабочей поверхности, рабочая спираль на 2/3 длины бурового шнека, начиная от верхнего замкового соединения,выполнена приваренной к трубе, а сменная рабочая спираль на 1/3 длины бурового шнека,начиная от нижнего замкового соединения, вставлена и закреплена в зазоре между двумя параллельными нерабочими спиралями, размещенными на данном участке и жестко связанными с трубой шнека, при этом сменная рабочая спираль выполнена из полувитков, а параллельные нерабочие спирали закреплены на трубе с образованием монтажных зазоров,напротив стыков полувитков сменной рабочей спирали, посредством которых рабочие и нерабочие спирали точечно связываются между собой.
Указанный буровой шнек позволяет повысить эффективность применения на крепких и абразивных породах вследствие того, что заменяться будет не вся дорогостоящая рабочая спираль,а исключительно только предельно изношенная часть рабочей спирали на 1/3 длины бурового шнека, начиная от нижнего замкового соединения. На интенсивный износ рабочей спирали, именно на 1/3 длины бурового шнека и необходимость усиления именно этой части рабочей спирали износостойкой наплавкой с двух сторон (с рабочей и с нерабочей поверхности спирали) при бурении абразивных пород указывают и требования к конструированию подобных буровых шнеков( см. Шнековое бурение: Из опыта проходки скважин в различных геологических условиях/под общей ред. Ю.Н. Копытко. - М.: Госгеолтехиздат, 1960.-С.53.
Причем, поскольку количество замен изношенных частей спирали на крепких и абразивных породах будет невелико из-за потери работоспособности самих замковых соединений(смятие граней, пальцев, резьб и т.д.) буровых шнеков, то отбраковка более дешевых (по сравнению с прототипом) буровых шнеков положительно скажется на стоимости буровых работ.
На фиг.1 показан общий вид бурового шнека; на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1; на фиг.З- сечение по Б-Б на фиг.1.;на фиг.4- сечение по В-В на фиг.З.
Буровой шнек, включает трубу 1 с верхним 2 и нижним 3 замковыми соединениями и закрепленную на трубе 1 рабочую спираль 4 с износостойкой наплавкой 5 на рабочей поверхности 6. Рабочая спираль 4 на 2/3 длины бурового шнека,начиная от верхнего замкового соединения 2, выполнена приваренной к трубе 1( Фиг.1). Сменная рабочая спираль 7 на 1/3 длины бурового шнека, начиная от нижнего замкового соединения 3, вставлена и закреплена в зазоре (на фиг. позицией не обозначен) между двумя параллельными нерабочими спиралями 8, размещенными на данном участке и жестко связанными с трубой 1 бурового шнека, например при помощи сварки (Фиг.2). Причем сменная рабочая спираль 7 выполнена из полувитков 9, а параллельные нерабочие спирали закреплены на трубе 1 с образованием монтажных зазоров 10,напротив стыков 11 полувитков 9 сменной рабочей спирали 7(Фиг.З). Через монтажные зазоры 10 между двумя параллельными нерабочими спиралями 8 стыки 11 полувитков 9 сменной рабочей спирали 7 точечно закреплены с нерабочими спиралями 8 и между собой, например при помощи сварки. Для облегчения резания абразивным инструментом изношенной сменной рабочей спирали 7 по стыкам 11 полувитков 9 в процессе ремонта, последние стыкуются с небольшим зазором (Фиг.4).
Предлагаемый буровой шнек работает следующим образом.
Бурение производят на полную глубину скважины с помощью бурового станка преимущественно одним буровым шнеком, на который передаются рабочие нагрузки: осевое усилие подачи и крутящий момент.
По мере углубления скважины в крепких абразивных породах будет происходить износ рабочих спиралей 4,7 бурового шнека по диаметру,особенно интенсивный износ будет наблюдаться на рабочей
спирали 7 на 1/3 длины бурового шнека, начиная от нижнего замкового соединения 3 и достигать на данном участке предельного износа(7-10% от диаметра нового шнека). Именно по этому на такой длине шнека для бурения абразивных пород рекомендуют выполнять износостойкую наплавку с обеих сторон рабочей спирали. По мере достижения предельного износа рабочей спирали сменная рабочая спираль 7 на 1/3 длины бурового шнека, начиная от нижнего замкового соединения 3 заменяется на новую. При этом, оценивается также и состояние замковых соединений 2,3,которые не должны иметь предельных износов. Точечные прихваты сварки между нерабочими 8 и рабочими спиралями 7 по стыкам 11 полувитков 9 разрезаются абразивным инструментом и изношенные полувитки 9 сменной рабочей спираль 7 заменяются на новые с последующим точечным закреплением.
Таким образом, выполнение бурового шнека указанным образом позволяет повысить эффективность бурового шнека при бурении крепких абразивных пород на полную глубину скважины одним шнеком.