Устройство для колонкового бурения скважин большого диаметра

 

Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано на горных предприятиях и в строительстве. Цель - повышение надежности работы уст-ва. Устр-во включает цилиндрический корпус (К) 1 с породоразрушающим инструментом, соединенную с К 1 бурильную колонну 3, размещенную внутри К 1 центральную трубу (ЦТ) 4 с окнами, в которых размещены пуансоны 6 и 7, и окна, в которых установлены ударники 5. Ударники 5 имеют фиксаторы 19, а каждый пуансон 6, 7 - фиксаторы 20. Полости всех секций ЦТ 4 соединены между собой, а полость ЦТ 4 соединена с полостью полого цилиндра 8, который присоединен к нижнему торцу ЦТ 4. Заряд 10 помещен в полости полого цилиндра 8 и имеет воспламенитель 21 с токоподводящим проводом 22. После насадки резцов 13 коронки 2 на забой включает в работу нагревательные элементы 14. Резцы 13 выбуривают в ослабленной термическим разрушением породе кольцевую щель с образованием керна, заполняющего внутренний объем К 1. Кроме того, инициируют заряд 10, который сгорает, образуя большее количество газов. Под действием увеличения давления на торцы пуансонов 6, 7 и ударников 5 срезаются фиксаторы 20 и 19 и пуансоны 6, 7 внедряются в породу. Ударники 5 разбивают керн на две части, при этом плоскости отделения проходят по ослабленным пуансонами 6,7 сечениям. Перед извлечением керна из К 1 выравнивают давление в ЦТ 4 с атмосферным путем установки последней на клапан 9. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК . Ы 1666734 (5Пл Е 21 0 1/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Я ,C:(21) 4686633/03 (22) 28.04.89 (46) 30.07.91. Бюл. № 28 (71) Московский геологоразведочный институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.В,Чуносов и А.П,Карпиков (53) 622.233.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1266991; кл. Е 21 О 1/06, 1982.

Авторское свидетельство СССР

¹ 829862, кл. Е 21 В 25/00, 1979, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОЛОНКОВОГО БУРЕНИЯЯ СКВАЖИН БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА (57) Изобретение относится к горному делу и м,б. использовано на горных предприятиях и в строительстве. Цель — повышение надежности работы устр-ва. Устр-во включает цилиндрический корпус (К) 1 с породораз-, рушающим инструментом, соединенную с К

1 бурильную колонну 3, размещенную внутри К 1 центральную трубу(ЦТ) 4 с окнами, в которых размещены пуансоны 6 и 7, и кона, в которых установлены ударники 5. Ударники 5 имеют фиксаторы 19, а каждый пуансон

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для бурения скважин большого диаметра и шахтных стволов с отбором керна, и может быть использовано на горных предприятиях черной и цветной металлургии, в геологоразведке и строительстве.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства в любом диапазоне горных пород. !

6, 7 — фиксаторы 20. Полости всех секций ЦТ

4 соединены между собой, а полость ЦТ 4 соединена с полостью полого цилиндра 8, который присоединен к нижнему торцу ЦТ

4. Заряд 10 помещен.e полости полого цилиндра 8 и имеет воспламенитель 21 с токоподводящим проводом 22. После насадки резцов l3 коронки 2 на забой включают в работу нагревательные элементы 14. Резцы

13 выбуривают в ослабленной термическим разрушением породе кольцевую щель с образованием керна, заполняющего внутренний объем К 1. Кроме того, инициируют заряд 10, который сгорает. образуя большее количество газов. Под действием увеличения давления на торцы пуансонов 6, 7 и ударников 5 срезаются фиксаторы 20 и 19 и пуансоны б, 7 внедряются в породу. Ударники 5 разбивают керн на две части, при этом плоскости отделения проходят по ослабленным пуансонами б, 7 сечениям, Перед извлечением керна из К 1 выравнивают давление в ЦТ 4 с атмосферным путем установки последней на клапан 9. 5 ил.

На фиг.1 изображено устройство для колонкового бурения скважин большого диаметра, общий вид; на фиг.2 — сечение А — А на фиг.1; на фиг.3 — сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 — сечение  — В на фиг.1; на фиг.5— сечение Г-Г на фиг.1.

Устройство состоит из следующих основных элементов: корпуса 1, коронки 2 с породоразрушающим инструментом, приводной бурильной колонны 3, центральной

1666734 трубы 4, ударников 5, пуансонов 6 и 7, полого цилиндра 8, клапана 9 и заряда 10, В корпусе 1 выполнены каналы 11, связанные с полостью 12 бурильной колонны 3 и выходящие в атмосферу, Коронка 2 представляет собой кольцо, связанное с корпусам 1, оснащенное резцами 13 и чередующимися с ними нагревательными элементами 14, питание к которым подводится по проводам кабеля 15, Центральная труба 4 выполнена составной. Отдельные ее элементы соединены посредством резьбы и имеют окна 16 и 17, в которых размещены без зазоров соответственно пуансоны 6 и 7, и окна 18, в которых без зазора установлены ударники 5, Ударники 5 снабжены фиксаторами 19, а каждый пуансон фиксатором 20. Верхняя секция центральной трубы 4 присоединена к корпусу 1 и в ней выполнены окна 18 для ударников 5. В последующих секциях, расположенных между секцией с ударниками 5 и секцией с пуансонами б, установлены симметрично относительно продольной оси устройства, а также перпендикулярно направленик> перемещейия ударников 5 пуансоны 7, Ilonoсти всех секций центральной трубы 4 соединены между собой, а полость центральной трубы в целом соединена с полостью полого цилиндра 8, который присоединен к нижнему торцу центральной трубы 4, Заряд 10 помещен в полости полого цилиндра 8 и имеет воспламенитель 21 с токоподводящим проводом 22. Клапан 9 установлен в торцовой части полого цилиндра

8 и подпружинен пружиной 23. Ударники 5 внутренними поверхностями, обращенными к оси центральной трубы 4, образуют полость 24, в которой размещается провод

22 (последний проходит также через внутренние полости всех остальных секций центральной трубы 4), а также упираются в упор

25, выполненный на корпусе 1 и удерживающий связанные вместе фиксаторами 19 ударники 5 от выпадания из окон 18 центральной трубы 4 и перемещения в них при бурении, В торце коронки 2 выполнены гнезда

26, в которые входят резцы 13 и выходные отверстия 27 каналов 11, Фиксаторы 19 выполнены в виде стержней, на концах имеются утолщения в виде головок 28, Стержни без зазоров входят в сквозные отверстия, выполненные в ударниках 5. Нагревательные элементы 14 размещены во внутренней полости коронки 2 так, что со стороны ее торца и внутренней стенки находятся по два нагревательных элемента 14, из которых один — общий, В зависимости от выполняемой операции могут включаться одновре5

55 менно нижняя или боковая пара нагревательных элементов. Токоподводящий провод 22 может быть одним из проводов кабеля 15 или же может иметь самостоятельную связь с поверхностью, Устройство работает следующим образом.

Устройства опускают центральной трубой 4 в пилат-скважину, пробуренную ранее па оси скважины большего диаметра. После посадки резцов 13 коронки 2 на забой включают в работу нагревательные элементы 14 (нижнюю пару), для чего по кабелю 15 подают электроэнергию, и с началам термического разрушения горной породы на забое начинают рейсовую углубку скважины большего диаметра с одновременной передачей на резцы 13 вращения и осевой нагрузки через приводную бурильную колонну 3, Резцы 13 выбуривают в ослабленной термическим разрушением породе кольцевую щель с образованием столбика керна большого диаметра, заполняющего по мере углубки внутренний обьем корпуса 1. В процессе бурения скважины большого диаметра к забою с поверхности подают очистной агент, например воздух, проходящий через полость 12 бурильной колонны 3 в каналы 11 в корпусе 1 и выходящий в гнезда

26 через отверстия 27. После того, как керн полностью заполнит корпус 1, углубку скважины прекращают. По проводам 22 к восплэменителю 21 подводят необходимое электрическое напряжение,. под действием которого воспламенитель 21, нагреваясь, инициирует заряд 10. В результате инициирования заряд 10 сгорает с образованием большого количества газов, приводящих к увеличению давления в полом цилиндре 8 и центральной трубе 4. Под действием этога давления на торцы пуансонов 6 и 7 и ударников 5 действуют возрастающие по величине усилия, приводящие к разрушению (срезанию) фиксаторов 20 и 19 и перемещению пуансонов и ударников к стенке пилотскважины с оказанием в конце им хода динамического воздействия на породу. Пуансоны 6 и 7 внедряются в породу с образованием лунок выкала, ослабляющих керн в продольном (в плоскости пуансонов 7) и радиальном (на уровне пуансонов 6) сечениях.

Ударники 5 разбивают керн на две части, при этом плоскости отделения проходят по ослабленным пуансонами 6 и 7 сечениям.

Отставание во времени воздействия на керн ударников 5 и пуансонов 6 и 7 достигается путем установки на них фиксаторов, срабатывающих при разном давлении газов в полости центральной трубы. Фиксаторы 20 срезаются при меньшем давлении, чем фик1666734 саторы 19. Для большего ослабления связи керна с массивом до начала инициирования заряды 10 включают боковые нагревательные элементы 14, которые нагревают керн с внешней боковой стороны, создавая в нем действующие в его основании растягивающие напряжения. Обе половинки керна после отделения прижимаются к внутренним стенкам корпуса 1 ударниками 5, так как давление в полости центральной трубы 4 продолжает оставаться высоким ввиду того, что ударники и пуансоны полностью не выходят из окон центральной трубы и установлены в них беэ зазоров, При извлечении устройства иэ скважины находящиеся в корпусе 1 обе половинки керна опираются на пуансоны 6, окна которых могут быть выполнены также с небольшим наклоном вверх от оси центральной трубы к ее наружной боковой поверхности, Перед извлечением керна иэ корпуса 1 выравнивают давление в центральной трубе 4 с атмосферным путем установки последней на клапан 9.

Формула изобретения

Устройство для колонкового бурения скважин большого диаметра, включающее цилиндрический корпус с породоразрушающим инструментом, соединенную с корпусом бурильную колонну, размещенную внутри корпуса центральную трубу с окнами

5 на боковой поверхности, пуансоны, размещенные симметрично относительно продольной оси устройства в окнах на уровне породоразрушающего инструмента с возможностью перемещения в них, и полый

10 цилиндр с размещенным в нем зарядом и клапаном, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства в любом диапазоне горных пород, оно снабжено двумя полуцилиндрическими

15 ударниками, соединенными между сОбой по вертикали посредством срезных фиксаторов, и дополнительными пуансонами, размещенными в плоскости, перпендикулярной направлению переме-, 20 щения ударников, между основными пуансонами и ударниками, при этом ударники и пуансоны размещены в окнах центральной трубы без зазоров и имеют срезные фиксаторы, полый цилиндр прикреплен к нижне25 му торцу центральной трубы, а полости их . сообщены.

1666734

Составитель Л, Черепенкина

Редактор К, Крупкина Техред M.Màðãåíòàë Корректор Н. Король

Заказ 2508. Тираж 291 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101