Ковшовый бур

 

Использование: бурение скважин большого диаметра. Сущность изобретения: бур содержит обсадный цилиндр с кулачками, кольцевой бур со шнековой спиралью на наружной поверхности, спиральный бур и приводной вал. Кольцевым буром прорезают в породе щель, а обсадный цилиндр опускается вслед за ним, фиксируясь от проворота посредством кулачков. Разрушенную породу из кольцевого бура на поверхности выталкивают враще нием и осевой подачей спирального бура. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 21 В 7/24, 25/00

ГОСУДАРСТВF ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГК|-IT СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4785864/03 (22) 25,01.91 (46) 15,08.92. Бюл, N 30 (71) Киевский инженерно-строительный институт (72) В.А,Крупко, В.П.Головань, А,IO.Вольтерс, А,Д.Дондуков, В.Н.Смирнов и Ю.В.Сосевич (56) Авторское свидетельство СССР

hL 883319, кл. Е 21 В 25/00, 1980, Авторское свидетельство СССР

М 1411422, кл. Е 21 В 7/24, 1986. (54) КОВШОВЪ|Й БУР

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для бурения скважин большого диаметра в прочных и мерзлых грунтах в сложных горно-геологических условиях, Известны устройства кольцевого типа для образования скважин с одновременным отбором кернов, в которых разрушение породы производится путем создания кольцевой прорези, а образовавшиеся в середине керны подрезаются и удер>киваются в корпусе бура с помощью специальных устройств.

Однако указанное устройство не .возможно применять при бурении слабосвязных пород, так как керн в процессе бурения разрушается и не удерживается внутри бура, Наиболее близким к предлагаемому является устройство для образования скважин, включающее штангу, корпус с прорезающим инструментом и со шнековой Ы,, 1754869 А1

2 (57) Использование: бурение скважин большого диаметра. Сущность изобретения: бур содержит обсадный цилиндр с кулачками, кольцевой бур со шнековой спиралью на наружной поверхности, спиральный бур и приводной вал. Кольцевым буром прорезают в породе щель, а обсадный цилиндр опускается вслед эа ним, фиксируясь от проворота посредством кулачков. Разрушенную породу из кольцевого бура на поверхности выталкивают вращением и осевой подачей спирального бура, 2 ил. спиралью на наружной поверхности, а так же механизм управления рычагамй с-йбдрезающими ножами для"riîäðåçêè образовавшегося внутри кольцевого бура керна буримой монолитной породы. .Недостатком указанной конструкции кольцевого бура является то, что QH может быть использован только при разработке пород с однородной структурой или с достаточной толщиной слоев, при слоистых породах, в которых невозможно образование керна и удержание его внутри корпуса в процессе извлечения" из скважины. При бурении пород со сложной горно-геологической структурой — мелкослоистых и галечных, применение таких буров не эффективно, вследствие того, что образование кернов не происходит, так как при разрушении периферийной части забоя кольцевым режущим инструментом так же происходит разрушение породы и в средней части вследствие распространения трещин

1754869 и потери связи между отдельными ее кусками. Для удаления из скважин разрыхленной массы в этих случаях приходится применять шнековые буры сплошного разрушения, которые так же мало эффективны из-зэ обрушения стенок скважин.

Цель изобретения — повышение эффективности бурения в породах со сложной геологической структурой и улучшение транспортирующей способности бура при работе на несвязных галечных и мелкокусковых грунтах и породах, Указэнйая цель достигается тем, что внутри обсадного цилиндра расположен кольцевой бур, внутри кольцевого бура коаксиально расположен спиральный бур, при этом обсадной цилиндр снабжен фиксаторами" и соединен С прйводным валом с возможностью " вращения, осевого перемещения, или осевого стопорения, а кольцевои и спиральный буры установлены с возможностью поочередного включения в работу.

На фиг.1 показан ковшовый бур, продольный разрез; нэ фиг.2 — разрез А — А на фиг,1.

Ковшовый бур включает кольцевой бур

1 со шнековой спиралью 2 на наружной поверхности и приводной вал 3, соединенный с кольцевым буром с возможностью вращения и осевого перемещения. При этом устройство снабжено спиральным буром 4, размещенным в кольцевом буре и прикрепленным к приводному валу, обсадными цилиндром 5; в котором размещен кольцевой бур, и фиксаторами 6 приводного вала относительно кольцевого бура и кольцевого бура относительно обсадного цилиндра 7, представляющего собой стальной стержень, закрепленный шарнирно с возможностью поворота вокруг оси на металлоконструкции, связанной с верхней частью обсадного цилиндра так, что в йижнем положении фиксатор взаимодействует с ребром кольцевого бура, препятствуя его поворачиванию по отношению к обсадйому цилиндру. Обсадной цилиндр соединен с приводным валом с возможностью вращения и фиксирования кулачками 8, размещенными на наружной поверхности обсадного цилиндра с возможностью йоворота в горизонтальной плоскости, Ковшовый бур работает следующим образом, Перед началом бурения, спиральный бур 4 фиксируют в верхней части кольцевого бура 1 с приводным валом 3 с- помощью фиксаторов 6. Фиксатор 7 при этом отводится в верхнее нейтральное положение, Сообщением приводному валу 3 вращения и напорного усилия включают в работу кольцевой бур, прорезающий в породе. кольцевую щель. Обсадной цилиндр при этом перемещается вслед за кольцевым буром, а повернутые в горизонтальной плоскости стопорные кулачки 8, взаимодействуя с наружными стенками скважины, удерживают

его от вращения, что способствует повышению эффекта транспортировки из прорези разрушенной породы шнеком 2. Примене10 ние обсадного цилиндра повышает эффект транспортировки шнеком при бурении скважин в слабо связнь1х, мелкослоистых с трещинами породах, когда стенки скважин могут, обрушаться.

После зэглубления бура на всю его длину в случае образования керна (при бурении однородных пород) последний отделяется от масс и в.а и и зв:лекается из скважин с по15 мощью кернорвателей, Затем кольцевой

20 бур с обсадным цилиндром фиксируется на бурильной машине, фиксаторы 6 извлекаются и сообщением валу 3 и спиральному буру

4 вертикального перемещения, выталкивают керн из кольцевого бура 2, 25

В случае бурения пород, в которых керн не образуется и корпус кольцевого бура заполняется измельченной не связной flopoдой (например, разрыхленным галечником на глинисто-песчаной основе), перед выем30 кой из скважины всего устройства с помощью приводного вала 3 включают в работу спиральный бур 4, предварительно удалив фиксаторы 6, соединяющие вал с кольцевым буром и обсадным цилиндром, и

35 зафиксировав от вращения кольцевой бур 1 фиксатором 7. Сообщение спиральному буру вращения и напорного усилия приводит к его внедрейию в находящуюся внутри кольцевого бура разрушенную породу до

40 перемещения в нижнее положение.

Затем извлекают бур из. скважины, фиксируют кольцевой бур с обсадным. цилиндром на бурйльной машйне, сообщают с помощью приводного вала 3 спиральному

45 буру 4 обратное вращение, и перемещение вверх, в результате чего происходит выгрузка разрыхленной породы из кольцевога бура.

Примейение предлагаемого ковшового бура при бурении скважин большого диа50 метра серийными бурильными машинами позволит расширить область их использования на породе со сложной горно-геологической структурой и в мерзлых грунтах, В качестве базовой техники принято се55 рийное бурильное оборудование, работающее совместно в технологическом цикле с машинами для прогрева грунта.

Себестоимость работ в таком цикле равна себестоимости бурильных работ и себестоимости прогревательных работ, 1754869

5 6

Co=2,0руб/и; ..;., Ф о рмyn а и з о б рeòе ни я

Ковшовый бур, включающий кольцевой

Сн.= 8.0 руб/м; бур со шнековой спиралью на наружной поз, верхности и йриводной вал, соединенный с

Сь = Сц+ С1= 10 руб/м .. 5 кольцевым буром с возможностьe вращез: ния, "о т л и ч а io щ и"й с я тем; что, с целью

Себестоимость расчетного варианта бу- повышения надежности- работы, приводной

- рильной техники равна ., вал соедийен с кольцеацм буром,с возможностьа осевого перемещения; при.этом:ковС = 2 руб/мз, .:: 10 шовый бур снабжен ст ирэльйым: буром, :,-. - размещенйым:в кольцевом буре и прикрМПри одинаковых капитальных вложени- . ленным к йриводному"валу:,. обсадным -циях зкономическая эффективность определя-" линдром; в котором размещен кольцевой ется следующим образом: - :: .:;: бур. соединенным"с:лриводнъ м валом:

; 15 можностьв вращения:;и фиксироввния поЭ = (C> - Сг).A, .:.: ..:" " :., средством кулачков, размещенны х" на, наружной йоверкноСти об ."адного .цилиндра где А — годовой объем работ, мз — 1000:. с возможностьe ïîçîðîòà"в"горизонтальной мз, .:, :.:,,:::; йлоскости, и фиксаторами приаодноп вала

20 6тносительно кольцевого бура::и кольцевого

Э-=(10 — 2) 1000 =; . -:: . бура относительно обсадного цилиндра.

1754869

Редактор IO.Середа

Составитель В,Либерман

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор М.Демчик

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

Заказ 2874 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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