Устройство для образования скважин

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для образования криволинейных скважин малого диаметра. Цель изобретения повышение эффективности образования скважин малого диаметра за счет повышения надежности блокировки штоков. Передняя 1 и задняя 2 секции рабочего органа связаны посредством управляемого отклонителя с тремя карданными шарнирами 6. Выходные звенья шарниров 6 выполнены в виде штоков 11 с башмаками 16. Последние размещены в кольцевой расточке 15 передней секции 1. Электромагнит 17 размещен в передней секции 1 для взаимодействия с башмаками 16 и является механизмом блокировки штоков 11. Кулачки 18 размещены на боковой поверхности расточки 15. Во время осевого перемещения рабочего органа штоки 11 блокируются электромагнитом и дополнительно башмаки 16 заклиниваются в кулачках 18. Это повышает надежность блокировки. При необходимости обратного хода электромагнит 17 отключают и башмаки 16 рассоединяются с кулачками 18 за счет тягового усилия. 3 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для образования криволинейных скважин малого диаметра. Цель изобретения повышение эффективности образования скважин малого диаметра за счет повышения надежности блокировки штоков. На фиг. 1 показано устройство для образования скважин, разрез; на фиг.2 узел I на фиг.1; на фиг.3 сечение А-А на фиг.2. Устройство содержит рабочий орган, состоящий из передней 1 и задней 2 секций. На передней секции 1 установлены породоразрушающие инструменты 3, образующие буровую головку. Задняя секция 2 снабжена опорными передними 4 и задними 5 элементами. Секции 1,2 связаны между собой посредством управляемого отклонителя в виде шарнирного механизма, содержащего три двойных карданных шарнира 6, размещенных равномерно по окружности поперечного сечения и имеющих звенья, параллельные оси устройства. Каждое входное звено шарниров 6 связано через дифференциально винтовой механизм 7 и торсионный вал 8 с приводом 9, установленные на полом корпусе 10 задней секции 2. Выходные звенья шарниров 6 выполнены в виде штоков 11, установленных по ходовой посадке в продольных проточках 12 торца 13 корпуса 14 передней секции 1. В корпусе 14 выполнена кольцевая расточка 15, в которой установлены по ходовой посадке башмаки 16, закрепленные на концах штоков 11. В корпусе 14 закреплен кольцевой электромагнит 17, обращенный рабочей поверхностью к башмаку 16. Боковая поверхность кольцевой расточки 15, примыкающая к электромагниту 17, выполнена конической с уменьшением сечения в направлении к электромагниту. Вместо конической поверхности могут быть выполнены отдельные выступы. Коническая поверхность или выступы образуют кулачки 18, предназначенные для изменения направления движения башмаков при их притягивании к магниту. Башмаки 16 являются якорем электромагнита 17. Электромагнит 17 является механизмом блокировки штоком 11. Во внутренней полости корпуса 10 секции 2 размещен шламопровод 19. Устройство работает следующим образом. При проходке скважин штоки 11 жестко связаны с передней секцией 1. Для этого их фиксируют от осевого перемещения в кольцевой расточке 15 и продольных проточках 12. Для этого подается питание на электромагнит 17 и башмаки 16 притягиваются к нему. Их боковые поверхности перемещаются по боковой поверхности кольцевой расточки 15, а боковые поверхности штоков 11 по поверхностям проточек 12. При движении башмаков по цилиндрической поверхности кольцевой расточки 15 штоки 11 совершают прямолинейное движение. При движении башмаков по конической поверхности происходит некоторое отклонение штоков от осевого перемещения. При этом на контактных поверхностях штоков возникает трение. Сила трения значительно больше, чем сила, развиваемая электромагнитом. Сумма сил обеспечивает надежную фиксацию штоков 11 при проходке как прямолинейных, так и криволинейных участков скважины, являющихся наиболее напряженными в результате действия на штоки отклоняющих усилий, увеличивающих величину силы, направленной на отрыв башмаков от электромагнита. Т.е. в данном устройстве выполняется условие, необходимое для надежной фиксации штоков. Усиление эффекта блокировки можно достигнуть приложением осевого усилия на штоки, при котором увеличивается сила трения между контактными поверхностями штоков и корпуса. Компенсация небольшого зазора, который может образоваться между башмаками и электромагнитом, может быть достигнута выбором определенной геометрии плоскостей контакта, точностью обработки поверхностей или использованием "железной пасты". При необходимости вывода устройства назад по криволинейной скважине необходимо обеспечить свободное осевое перемещение концов штоков 11 в проточках 12. Для этого производится отключение от питания электромагнита 17. При этом аннулируется сила электромагнита и возникающая при движении по криволинейным участкам отрывающая сила будет превышать силу трения. Отрывающая сила отрывает башмаки 16 от электромагнита, преодолевая силу трения, башмаки выходят из контакта с конической поверхностью кулачков 18 и сила трения аннулируется, так как устраняется заклинивание. При дальнейшем движении устройства назад штоки свободно ходят в проточках 12, т.е. штоки расфиксированы. Для гарантированного отрыва башмаков от электромагнита в первоначальный момент можно перед началом маневра назад после отключения электромагнита создать искусственно силу отрыва значительной величины путем создания отклоняющего усилия для отклонения передней секции. Затем необходимо установить штоки таким образом, чтобы они имели одинаковую длину и после этого выводить устройство из скважины. После производства ремонта устройство вновь вводится в скважину, транспортируется по ней до забоя, штоки вновь фиксируются путем подачи питания на электромагнит 17 и устройство готово к проходке скважины. По сравнению с прототипом в предлагаемом устройстве обеспечивается более надежная фиксация штоков при образовании скважин малого диаметра за счет создания дополнительной фиксирующей силы силы трения между штоками и полостями, в которых они размещены.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН, включающее рабочий орган в виде передней и задней секций, связанных посредством управляемого отклонителя в виде шарнирного механизма с размещенными равномерно по окружности параллельно оси устройства штоками, установленными по ходовой посадке в продольных проточках передней секции, механизм блокировки штоков в виде закрепленного на передней секции электромагнита и башмаки, установленные в кольцевой расточке передней секции по ходовой посадке и закрепленные на штоках с возможностью взаимодействия с электромагнитом, отличающееся тем, что с целью повышения эффективности образования скважин малого диаметра за счет повышения надежности блокировки штоков, оно снабжено кулачками, причем последние размещены на боковой поверхности кольцевой расточки для взаимодействия с башмаками.

РИСУНКИ

Рисунок 1