УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Полезная модель относится к области бурового оборудования, в частности, использующего ударно-вращательный метод, и может быть применена для проходки скважин различного назначения в твердых и крепких породах.
Известен буровой снаряд (1), содержащий корпус с расположенными в его каналах несколькими породоразрушающими коронками, снабженными каждая индивидуальным пневмоударником. Недостатком данного устройства является отсутствие упорядоченного ударного воздействия на забой, обусловленного подачей рабочего агента (воздуха) одновременно ко всем пневмоударникам, что влечет за собой малую эффективность ударного разрушения породы.
Известен также буровой снаряд, принятый в качестве прототипа (2), содержащий корпус с расположенными в его каналах породоразрушающими стержнями, а также средством обеспечивающим поочередное воздействие рабочего агента (воздуха или жидкости) на породоразрушающие стержни и следовательно поочередное ударное воздействие на забой. Недостатком данного устройства является то, что породоразрушающее воздействие на забой создается в момент удара лишь в одном месте, т.е. обеспечивается создание волны деформации лишь в окружном направлении по дну забоя.
Заявляемая полезная модель решает техническую задачу повышения эффективности ударного разрушения пород в забое вследствие возможности создания на дне забоя волн деформации с заданной частотой и направлением распространения.
Указанная техническая задача решена за счет того, что в буровом снаряде, содержащем корпус с осевым каналом, радиальными и периферийными каналами, в которых расположены с возможностью осевого перемещения породоразрушающие стержни с поршневыми головками, компенсаторы износа, выполненные в виде жестко закрепленных в корпусе втулок с пазами, размещенные в периферийных каналах со стороны забойной части бурового снаряда и контактирующие
БУРОВОЙ СНАРЯД
с породоразрушающими стержнями, распределитель, установленный в корпусе с возможностью вращения, снабженный осевым и периферийным каналам14 а также спиральным хвостовиком и расположенной в осевом канале корпуса цапфой с проточкой, оси периферийных каналов корпуса расположены на нескольких конических поверхностях соосных корпусу, а распределитель снабжен дополнительными периферийными каналами и проточками.
Кроме этого в буровом снаряде оси периферийных каналов корпуса могут быть расположены равномерно на конических поверхностях соосных корпусу, а также оси периферийных каналов корпуса, расположенных на одной конической поверхности соосной корпусу, могут быть смещены в окружном направлении относительно осей периферийных каналов корпуса, расположенных на другой конической поверхности ооосной корпусу.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен буровой снаряд на виде сверху, на фиг.2 - разрез по А - А на фиг. 1, на фиг.З - корпус бурового снаряда в сечении по В - В на фиг.2, на фиг.4 распределитель в сечении по Д - Д на фиг.2.
Буровой снаряд включает корпус 1, например, с равномерно расположенными в нем в окружном направлении на различных конических поверхностях (под различными углами к его оси) периферийными каналами 2 и 3. Количество периферийных каналов 2 и 3, их диаметр, угол расположения их осей, а также диаметр расположения осей на верхних торцах периферийных каналов выбираются исходя из конкретных требований к конструкции в зависимости от вида разрушаемых пород. В представленном варианте выполнения буровой снаряд имеет по четыре равномерно расположенных в окружном направлении на различных конических поверхностях (под различными углами к оси корпуса 1) периферийных канала 2 и 3 равного диаметра, диаметры расположения осей периферийных каналов 2 и 3 на их верхних торцах различны, оси каналов 2 и 3 расположены с относительным смещением в окружном направлении на 45 (см. фиг.З). В периферийных каналах 2, 3 установлены породоразрушающие стержни 4, снабженные порщневыми головками 5, а в нижней части периферийных каналов 2 и 3 жестко закреплены компенсаторы износа, выполненные в виде втулок 6 с пазами, контактирующие с породоразрушающие стержнями 4. Корпус 1
имеет осевой сквозной канал 7 и радиальные каналы 8, равномерно расположенные в окружном направлении и соединяющие периферийные каналы 2, 3 с каналом 7. В корпусе 1 соосно ему расположен распределитель 9, своим хвостовиком входящий в канал 7. В распределителе 9 выполнены окна 10 и 11, число и диаметр расположения осей которых совпадает соответственно с числом и диаметром расположения осей периферийных каналов 2, 3 на их верхних торцах. Окна 10 и 11 не имеют относительного смещения в окружном направлении (см. фиг.4). Распределитель 9 снабжен центральным сквозным каналом 12 и проточками 13, число которых совпадает с числом каналов 2 (или 3), расположенных на одной конической поверхности. Проточки 13 расположены равномерно в окружном направлении, при этом смещение осей окон 10, 11 относительно осей проточек 13 равно 45 (см. фиг.4). В верхней части распределитель 9 снабжен спиральным хвостовиком 14. В спиральном хвостовике 14 выполнены отверстия 15. В нижней части корпуса 1 установлены твердосплавные опорные элементы 16, 17. Буровой снаряд работает следующим образом. После постановки бурового снаряда на забой в верхнюю полость корпуса 1, где расположен спиральный хвостовик 14, подается под давлением рабочий агент (например, жидкость), приводя распределитель 9 во вращение. Через окна 10, 11 в распределителе 9 рабочий агент, поочередно заполняя периферийные каналы 2, 3 в полостях над порщневыми головками 5, воздействует на породоразрущающие стержни 4, которые наносят удары о забой. При этом наличие пазов во втулках 6 способствует истечению рабочего агента, находящегося полостях под поршневыми головками 5 периферийных каналов 2, 3, в направлении забоя, что обеспечивает свободное перемещение породоразрущающих стержней 4. Одновременно с этим рабочий агент проходит через канал 12 в распределителе 9. За счет увеличения проходного сечения в канале 7 и вследствие наличия проточек 13 в распределителе 9 и каналов 8 в корпусе 1 имеет место эффект струйного аппарата, т.е. из полости над поршневой головкой 5 того периферийного канала 2 или 3, который перекрыт в данный момент распределителем 9, рабочий агент по каналам 8 и по проточкам 13 отсасывается в канал 7. Наличие пазов во втулках 6 обеспечивает свободное протекание рабочего агента и
заполнение подпоршневых полостей в периферийных каналах 2, 3. Это наряду о упругим воздействием при ударе о забой обеспечивает возврат породоразрушающих стержней 4 в исходное положение. Подъем, породоразрушающих стержней 4 осуществляется до момента упора их нижних торцев, подвергнутых пластической деформации при ударе о забой, во втулки 6. Таким образом породоразрушающие стержни 4 вне зависимости от величины износа их нижних торцев постоянно перемещаются при ударе на одно и то же расстояние, что обеспечивает постоянство энергии ударов. Ударное воздействие группы породоразрушающих стержей 4, расположенных в периферийном канале 2 происходит с некоторым смещением по времени относительно ударного воздействия группы породоразрушающих стержей 4, расположенных в периферийном канале 3 за счет относительного смещения осей периферийных каналов 2 и 3 в окружном направлении на 45° (см. фиг.З). Это создает эффект волны деформации породы по дну забоя в радиальном направлении, что в сочетании с вращательным движением всего бурового снаряда в забое обеспечивает более эффективный процесс бурения. Выбор числа и расположения периферийных каналов 2 и 3 в корпусе 1 по той или иной конической поверхности, а также выбор относительного смещения осей периферийных каналов 2 и 3 позволяет изменять параметры реализуемой буровым снарядом волны деформации, в зависимости от конкретного вида разрушаемой породы.
Источники информации:
1.- Авторское свидетельство СССР №1411420, Е 21 В 4/14, 1988
2.- Авторское свидетельство СССР №1555457, Е 21 В 4/14, 1990
Гусев Б.В.  А.Д.
Jjb   Владимиров А.И. /-, Сорокин Г.М.  Керщенбаум В.Я. Куракин И.Б.