Устройство для прорезания зародышевых щелей в скважине

 

Изобретение относится к горной нромьплленности и позволяет повысить надежность работы устройства и эффективность прорезапия зародь Н1евых щелей за счет обеспечения возможности оперативного регулирования усилия поворота рабочего органа (РО) 8. Со стороны торца корпуса (К) 1 устр-ва, противолежанаего торцу с эле.ментом для связи с несуще-новоротной щтангой, установлена фрикционная муфта (М) 3. Она может поворачиваться относитель 1О К 1 вокруг его продольной оси и оперта о К 1 фрикционной повер.хностью. На Л1 3 со стороны , противолежащей К 1, насаже распорно-центрирующий элемент 5. Он может свободно вращаться относительно М 3 и имеет пружинный элемент поджима к М 3. Эксцентрично и параллельно его продольной оси установлена поворотная ось с РО 8. На Л 3 параллельно оси установлен палец приспособления поворота РО 8 с-возможностью относительного перемещения вдоль него. Паз выполнен от нериферии РО 8 к оси. Налец может быть установлен в К I, а ось - на М 3. При упоре в забой элемент 5 жестко фиксируется в скважине. Вра- .ение К 1 приводит к повороту РО 8 на оси. Устройство вращают до полного прорезания зародып1евой щели. Для его извлечения из скважины делают несколько оборотов обратного вращения. В результате РО 8 возврапхается в исходное положепие. 1 з.н. ф-лы, 4 ил. g (Л ФигЛ со о о ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ду 4 Е 21 С 37/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO

CO

О

1Ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3978589/22-03 (22) 20.! 1.85 (46) 30.04.87. Ьюл. ¹ 16

171) Институт горного дела СО AH СССР (72) H. Г. Кю, Г. В. Черемных, О. И. Чернов, И. В. Шабалин и Л. H. Шепелев (53) 622.235 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 907247, кл. Е 21 С 37/00, 1980.

Авторское câè tåòåльство СССР № 1055874, кл. F. 21 С 37/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОРЕЗЛНИЯ

ЗАРОДЫШ!ЕВЫХ ЩЕЛЕЙ В СКВАЖИНЕ (57) Изобретение относится к горной промышленности и позволяет повысить надежность работы устройства и эффективность прорезания зародышевых щелей за счет обеспечения возможности оперативного регулирования усилия поворота рабочего органа (РО) 8. Со стороны торца корпуса (К) 1 устр-ва, противолежагцего торцу с элементом для связи с несуще-поворотной штангой, установлена фрикционная муфта (М) 3. Она

„„SU» 1307056 А1 может поворачиваться относительно К! вокруг его продольной оси н оперта о К 1 фрикционной поверхностью. На М 3 со стороны, противолежащей К 1, насажен распорно-центрирующий элемент 5. Он может свободно врагцаться относительно М 3 и имеет пружинный элемент поджима к М 3. Эксцентрично и параллельно его продольной оси установлена поворотная ось с PO 8.

На М 3 параллельно оси установлен палец приспособления поворота PO 8 с возможностью относительного перемещения вдоль него. Паз выполнен от периферии РО 8 к оси. Палец может быть установлен в К 1, а ось — на М 3. При упоре в забой элемент 5 жестко фиксируется в скважине. Вращение К 1 приводит к повороту РО 8 на оси. Устройство вращают до полного прорезания зародышевой щели. Для его извлечения из скважины делают несколько оборотов обратного вращения. В результате РО

8 возвращается в исходное положение. 1 з.ll. ф-лы, 4 ил.

1307056

Изобретение относится к разрушению го!>иых пород B скважинах и может быть 1fcпользовано при добыче полезных ископаемых на основе взрывного способа разрушения или гидроразрыва горных порол и предназначено для прорезания зародышевой щели в плоскости нормальной оси скважины.

Целью изобретения является повыи.ение надежности работы устройства и эффективности прорезания зародышевых щелей;а счет обеспечения возможности оперативного регулирования усилия поворота рабочего органа.

На фиг. 1 показано устройство лля прорезания зародышевой щели в скважине, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А — -А иа фиг. 1; на фиг. 3 — вариант устройства для образования зародышевой щели на любой заданной высоте без упора в забо"; иа фиг. 4 разрез Б — Б на фиг. 3.

Устройство состоит из корпуса 1, выполненного в виле несущей штанги со стаканом. На верхней части корпуса установлены пружинный центратор 2 и элемент для .связи с несущеповоротной штангой (буровым ставом). B стакане размещена с возможностью вращения муфта 3, опертая фрикционной поверхностью о корпус и фиксированная от выпадания штифтом 4. На муфту со стороны, противоположной корпусу, насажен распорно-цеитрирующий элемент 5, закрепленный кольцом 6. Стакан корпуса и муфта имеют прорези, в которые эксцентрично и параллельно оси корпуса установлена на вставке поворотная ось 7, расположенная эксцентрично и параллельно продольной оси корпуса. Рабочий орган 8 для вылвижения имеет паз 9, выполненный от периферии к поворотной оси, по которому скользит палец 10, установленный иа корпусе, а образующая режущей части рабочего органа армирована и описывается окружностью диаметра, равного диаметру устройства, при этом режущая часть рабочего органа вылвигается за пределы корпуса иа величину большую, чем радиус корпуса.

Форма паза и начальное положение пальца оси рабочего органа определяются в зависимости от прочности горных порол, геометрических параметров устройства и ego материалов. Предельное положение пальца относительно оси рабочего органа определяется из условий невозможности заклинивания рабочего органа.

Для образования зародышевой щели на любой заданной высоте без упора в забой распорно-центрирующий элемент выполнен в виде раздвижных опорных элементов 11, установленных параллельно оси корпуса под равными углами в прорезях корпуса элемента 5 с возможностью выхода за его ире— делы до упора в стенке скважины. На нижней части элемента установлен пружинный

55 элемент иолжима к муфте 12„фиксированный от выпадения кольцом 13 и создающий постоянство ирижатия к муфте.

Устройство работает следующим образом.

На буровом став"- устройство подают в скважину ло упора в забой и прижимают к нему. с расчетной осевой силой бурового станка или весом бурового става. При этом элемент,i жестко фиксируется в забое скважины, а устройство центрируется посредством установленного в верхней части корпуса пружинного ш итратора 2.

Устройству с поверхности сообщается вращательное движение и через буровой став в отверстия для промывки подают жидкость иод давлением. При вращении устройства корпус стремится одновременно повернуть рабочий орган 8 на поворотной оси 7 посредством пальца 10 и .овлечь муфту 3 в совместное вращение. Муфта прижата к элементу 5 и скользит по нему. Момент трения частично иреиятствуеT совместному вращению муфты и корпуса, при этом обеспечивается относительное перемещение корпуса и муфты, т.е. поворот рабочего органа за счет скольжения по пазу 9 пальца 10, а усилие прижатия рабочего органа к стенке скважины определяется возникающим моментом между муфтой и элементом 5.

В устройстве предусмотрен вынос штыба с обеспечением охлаждения рабочего органа подачей жидкости .срез отверстия в корпусе и муфте в зону прорезания зародышевой идели и в зону контакта муфты с элементом 5.

Устройство вращают ло полного прорезания зародышевой щели, и ио достижении заданных размеров врагцение и подачу жидкости прекращают. Для возвращения в транспортное состояние делают несколько оборотов обратного вра цеиия, при этом рабочий орган возвращас.гся в исходное положение и устройство извлекается из скважины.

При прорезании зародышевой щели без упора в забой применяют устройство с раздвижными опорными элементами 11. Устройство опускают в скважину на колонне бурильных труб на заданную высоту, подают избыточное давление жидкости через систему отверстий, предусмотренных в корпусе устройства и муфте, для выдвижения опорных элементов за пределы устройства до упора в стенки скважины. При этом на опорных элементах создаются равномерные усилия, необходимые для удержания устройства иа заданной высоте. Одновременно устройство цеитрируется посредством пружинного центратора 2 и улерживается в таком положении напором жидкости.

Прорезание заро,,ышевой щели осуществляется аналогичным образом. По окончании работы устройство прекращают вращать, сни1307056

Формула изобретения

А-A

Фиг. Р мают избыточное давление жидкости, при этом элементы опоры возвращаются в исходное положение. Делают несколько обратных поворотов для возвращения рабочего органа и устройство транспортируется из

5 скважины.

Пример. В центре образца пробуривается шпур 46 мм на заданную глубину. Затем в шпур до упора в забой подавалось устройство в транспортном положении и прижималось к забою шпура с заданным уси- 10 лием, при этом элемент устройства фиксировался на забое шпура и центрировался посредством пружинного центратора 2.

Устройство приводили в движение от бурильного станка с одновременной подачей

I5 промывочнои жидкости и вращали до полного прорезания щели. При этом рабочий орган 8 поворачивался вокруг оси 7 за счет выдвижения его пальцем 10, скользящим по пазу 9. Затем подачу жидкости прекращали, останавливали устройство. Для возврата рабочего органа в исходное положение делали несколько оборотов обратного вращения и, когда рабочий орган занимал исходное положение, устройство извлекали из скважины. После этого проводили разрушение образца гидроразрывом. При обнаруже- 25 нии разрыва образца было установлено измерениями, что зародышевая щель была направлена нормально оси шпура, имела форму диска с ровными берегами. Диаметр щели был равен 92 мм, а поперечные размеры соответствовали размерам рабочего органа.

При скорости врагцения 300 об/мин потребовалось около 10 мин для прорезания зародышевой щели на полную глубину.

При прорезании зародышевых щелей в образцах различного состава и твердости (песчаник, кварцевое стекло, мрамор, гранит) случаев отказа устройство не имело.

l. Устройство для прорезания зародышевых щелей в скважине, включающее корпус с торцовым элементом для связи с несуще-поворотной штангой, поворотную ось с рабочим органом, установленную эксцентрично и параллельно продольной оси корпуса, фрикционную муфту, приспособление поворота рабочего органа и распорно-центрирующий элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства и эффективности прорезания зародышевых щелей за счет обеспечения возможности оперативного регулирования усилия поворота рабочего органа, фрикционная муфта установлена со стороны торца корпуса, противолежащего торцу с элементом для связи с несуще-поворотной штангой, с возможностью поворота относительно корпуса вокруг его продольной оси и оперта о корпус фрикционной поверхностью, распорноцентрирующий элемент насажен на муфту со стороны, противолежащей корпусу, с возможностью свободного врашения относительно нее, при этом в рабочем органе от его периферии к поворотной оси выполнен паз, приспособление поворота рабочего органа выполнено в виде пальца, установленного в пазу параллельно поворотной оси с возможностью относительного перемещения вдоль него, при этом поворотная ось уста.новлена на муфте, а палец на корпусе или наоборот.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что распорно-центрирующий элемент снабжен пружинным элементом поджима к муфте.!

307056 4Г,.

/ (.0(та витал ь О. 1!онов

Редактор Н. Горват Текред И. Всрсс Корректор Г. Колб

Заказ 1400/29 ираж 455 !Iодписнос

ВНИИПИ Государственного комитета C(.ÑÐ по делам нзоб1нтеннй и открытий

I 13035, Москва, Ж -35, Раугпская паб., д. 4/5

Г1роизводствспно-полиграфическое предприятие, t. Ужгород, ул. Проектная, 4