Устройство для бурения скважин

 

Союз Соввтскии

Соцкапксткческкк

Рес ублк

О П И С- А Н И Е ю866167

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. синд-иу (22) Закалено I 306У9 (21) 2785260/22-03 (51)М. Кл.

Е 2I С 7/08 с присоединением заявки М (ееударстеанлыМ кемвтет

СССР ле делам взееретеинй н етерытлй (23) Приоритет—

Опубликовано 230981, Бюллетень М 35

Дата опубликования описания 230%8! (53) У,Д,К 622. .807.002 (088.8) Гу т" уно& (72) Авторы изобретения

Г.И. Шаронов, Б.Н. Кутузов, В.П. Якимов и А.И. Сизов

\ с горный цйального

Московский ордена Трудового Красного Зн институт Министерства высшего и среднег образования СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Изобретение относится к буровой ,технике и может быть использовано на станках, предназначенных для бурения шарошечными долотами взрывных скважин на карьерах.

Известно устройство для бурения скважин с продувкой воздушно-водяной смесью, включающее долото и размещенную над долотом колонку буровых штанг (1) . ! е

Недостатком этого устройства является то, что при его использовании пыледавление осуществляется водой непосредственно на забое скважин.Присут" ствие на забое воды приводит к образо1S ванию жидкого шлама, который плохо удаляется с поверхности забоя и легко проникает в опоры долота, вызывая заклинивание шарошек.

Все это существенно снижает скорость бурения (до 50%) и проходку на долото (до 2-х раз и более).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту являе-ся устройство для бурения скважин с продувкой воздушно-водяной смесью, содержащее долото, соединенную с долотом штангу, встроенный в штангу влагоотделитель инерционного типа, состоящий нз патрубка с отверстиями и закрепленного на нем отражателя, коль- . цевой зазор между которыми служит входным соплом сепаратора, резервуар для сбора воды и каналы для подачи последней в скважину выше долота, устройство позволяет улучшить технико-экономические показатели работы доло а за счет уменьшения количества воды, поступающей на забой скважины с воздухом, что достигается отделением с помощью влагоотделителя воды от воздуха и.подачей ее в скваяыну выше долота j2).

К недостатку известного устройства относится явление повторного вовлечения отсепарированной воды в воздушный поток, в рез Льтате чего на забой попадает значительное количество воды, 866167 )бъясняется это, в первую очередь, большой разницей в размерах площадей поперечного сечения входного сопла влагоотделителя и проходного сечения штанги в месте размещения отражателя влагоотделителя.

Поскольку первая площадь значительно меньше второй, скорость воздушного потока на входе в сопло влагоотделителя существенно больше скорости воздушно-водяной смеси в момент ее выхода из зазора между внутренней поверхностью штанги и наружной по верхностью отражателя.

Разница в скоростях встречных по- 15 токов приводит к тому, что на входе влагоотделителя создается зона пбниженного разрежения (зона пониженного давления) и отсепарированная после прохождения смеси в зоне отражателя вода начинает эжектировать в воздух, который поступает в сопло влагоотделителя и далее на забой скважины. Кроме того, влагоотделитель в известном устройстве размещен в непосредственной близости от торца ниппеля долота, образующего дно резервуара для сбора воды, т.е. в зоне динамического торможения потока, где выделившаяся из смеси вода. вновь интенсивно перемешивается с воздухам и часть ее поступает на забой скважины через входное сопло влагоотделителя.

Необходимо отметить, что при таком

° Ъ размещении влагоотделителя не исклю35 чено поднятие уровня отсепарированной воды до нижнего среза входного сопла влагоотделителя, вследствие чего количество поступающей на забой воды еще больше увеличивается. Перечисленные

40 выше факторы ограйичивают возможность повышения скорости бурения и стойкости долота при использовании известного устройства.

Цель изобретения — повышение скорости бурения и стойкости долота за

45 счет более полного отделения воды от воздуха. ..Эта цель достигается тем, что площадь поперечного сечения кольцевого зазора между патрубком и отражателем равна площади поперечного сечения кольцевого зазора между отражателем и внутренними стенками штанги, при этом влагоотделитель размещен в верх" ней части штанги. 55

На фиг. 1 изображен общий вид устройства для бурения скважин, разрез; на фиг. 2 — разрез А-Л на фиг. I. ф

Устройство для бурения скважин содержит долото 1 с центральным продувочным каналом 2 и каналами 3 для продувки опор, соединенную с долотом штангу 4, коаксиально размещенную внутри штанги трубу 5 и установленный на трубе в верхней части штанги влагоотделитель инерционного типа, состоящий из патрубка 6 с отверстиями 7 и закрепленного на нем отражателя 8, кольцевой зазор 9 между которыми служит входным соплом влагоотделителя.

Влагоотделитель выполнен таким образом, что площадь S сечения кольцевого зазора между отражателем и внутренними стенками штанги 4 в месте расположения отражателя 8 равна площади

S поперечного сечения кольцевого зазора 9. Штанга 4 и размещенная внутри нее труба 5 образует резервуар 10 для сбора воды, который посредством каналов 11 сообщен с затрубным пространством скважины.

При бурении воздушно-водяная смесь, поступает во вйутреннюю полость штанги 4, где с помощью отражателя 8 происходит выделение воды из потока. Отсепарированная вода по внутренней стенке штанги стекает в резервуар и оттуда с частью воздуха подается через каналы 11 в затрубное пространство скважины выше долота, создавая сплошной водяной заслон на пути движения пыле-воздушного потока и осуществляя пыледавление на некотором удалении от забоя.

Осушенный воздух через входное сопло и отверстия 7 влагоотделителя поступает во внутреннюю полость трубы

5, а затем через центральный канал 2 долота 1 подается на забой, обеспечивая его очистку от продуктов разрушения. Часть воздуха по каналам 3 поступает в опоры долота для их продувки.

В силу равенства площадей S и S скорость потока на выходе из зазора между отражателем и штангой практически равна (или даже больше, т.к. объем воздуха, идущего на продувку скважины, меньше объема подаваемой в штангу воздушно-водяной смеси, поскольку вода с частью воздуха поступает в скважину выше долота) скорости встречного потока на выходе сопла, в результате чего на выходе сопла не будет создаваться разрежение и выделенная из потока вода не будет эжектиФормула изобретения

Устройство для бурения скважин, включающее долото, штангу и влагоот20

5 8661 ровать в проходящий через влагоотделитель осушенный воздух.

Вынос влагоотделителя из зоны динамического торможения потока (где происходит интенсивное перемешивание отсепарированной воды и воздуха) и удаление его на значительное расстояние от дна резервуара (что позволяет увеличить емкость резервуара и пре« дотвратить подъем воды в нем до уров- щ ня входного сопла влагоотделителя) обеспечивает подачу всей выделенной из потока воды в затрубное пространство скважины выше долота.

Такое выполнение устройства практически исключает попадание воды иа забой скважины и позволяет повысить за счет этого скорость бурения и стойкость долота.

67 6 делитель, состоящий из патрубка и отражателя, установленных. с кольцевым зазором между собой и,внутренними стенками штанги, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения стойкости долота и скорости бурения . за счет увеличения степени отделения влаги от воздуха, площадь поперечного сечения кольцевого зазора между патрубком и отражателем равна площади поперечнога сечения кольцевого зазора между отражателем и внутренними стенками штанги, при этом влагоотделнтель размещен в верхней части штанги.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кутузов Б.Н. и Михеев И.Г. Пнев. мотранспортные и обеспыливающие сист<иы буровых станков на карьерах. М. °

"Недра", 1970 с. 219.

2. Авторское свидительство СССР

У 36!280, кл. Е 21 С 15/00, 1970.