устройство для ударно-вращательного бурения скважин - шароударник
Классы МПК: | E21B7/00 Особые способы или устройства для бурения E21B4/16 комбинации забойных приводов, например для комбинированного ударно-вращательного бурения; приводы для составных буровых долот |
Автор(ы): | Егоров Н.Г. (RU), Пестов В.А. (RU), Семенюта В.П. (RU) |
Патентообладатель(и): | Егоров Николай Гаврилович (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-06-27 публикация патента:
10.06.2004 |
Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для бурения скважин, оно может быть также использовано в строительстве и в металлообрабатывающей промышленности. Устройство содержит корпус, нижний переходник, объединенные в замкнутый контур верхним наконечником и наковальней, направляющие трубки с отверстиями для впуска и выпуска очистного агента, ударный шар. Канал в верхнем наконечнике представляет собой 1/2 часть тора с образующим радиусом R. Отверстия для впуска и выпуска очистного агента размещены на разных направляющих трубках: впуск очистного агента производится во впускную направляющую трубку, по которой ударный шар при работе устройства перемещается вниз, а выпуск очистного агента производится через отверстия в выпускной направляющей трубке, по которой при работе ударный шар потоком очистного агента перемещается вверх. В наковальне в таком же торе, что и в верхнем наконечнике, под впускной направляющей трубкой вписан участок другого тора с образующим радиусом, r = rк/2, где rк - радиус канала. Канал в наковальне состоит из нескольких участков: 1/4 тора с образующим радиусом R, который расположен под выпускной направляющей трубкой, 1/4 тора с образующим радиусом r, который расположен непосредственно под впускной направляющей трубкой, вертикальный участок, сопрягающий последний тор с полостью впускной направляющей трубки, и горизонтальный участок, сопрягающий оба тора между собой. Изобретение обеспечивает повышение эффективности работы устройства для ударно-вращательного бурения скважин. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. Устройство для ударно-вращательного бурения скважин - шароударник, содержащее корпус, нижний переходник, объединенные в замкнутый контур верхним наконечником и наковальней, соединенной с корпусом с возможностью ограниченного осевого перемещения, направляющие трубки с отверстиями для впуска и выпуска очистного агента, расположенный с возможностью свободного перемещения в замкнутом контуре ударный шар, при этом каналы, выполненные в верхнем наконечнике и наковальне и объединяющие в замкнутый контур направляющие трубки, имеют одинаковое с полостью трубок поперечное сечение, причем канал в верхнем наконечнике представляет собой 1/2 часть тора с образующим радиусом R, отличающееся тем, что наковальня жестко соединена с нижним переходником, при этом отверстия для впуска и выпуска очистного агента размещены на разных направляющих трубках: впуск очистного агента производится во впускную направляющую трубку, по которой ударный шар при работе устройства перемещается вниз, а выпуск очистного агента производится через отверстия в выпускной направляющей трубке, по которой при работе ударный шар потоком очистного агента перемещается вверх, причем в наковальне в таком же торе, что и в верхнем наконечнике, под впускной направляющей трубкой вписан участок другого тора с образующим радиусом![устройство для ударно-вращательного бурения скважин - шароударник, патент № 2230173](/images/patents/238/2230173/2230173-4t.gif)
![устройство для ударно-вращательного бурения скважин - шароударник, патент № 2230173](/images/patents/238/2230063/948.gif)
![устройство для ударно-вращательного бурения скважин - шароударник, патент № 2230173](/images/patents/238/2230063/948.gif)
![устройство для ударно-вращательного бурения скважин - шароударник, патент № 2230173](/images/patents/238/2230063/948.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для бурения скважин, а также в строительстве и в металлообрабатывающей промышленности.Известен гидравлический вибратор по а.с. №209350 (МКИ Е 21 В...), включающий корпус с отверстиями для ввода и выпуска промывочной жидкости и шар, расположенный в возможностью ограниченного перемещения в полости корпуса.Основным недостатком гидравлического вибратора является неуправляемое, хаотическое нанесение ударов дара практически во все стороны. Отсутствие возможности приложения динамических импульсов только вниз по вертикальной оси устройства не позволяет получить более высокую механическую скорость бурения.Негативное влияние отмеченного недостатка в определенной мере снижено в устройстве для ударно-вращательного бурения скважин по патенту РФ №2005157 С1, 1993 (кл. Е 21 С 3/24), содержащем корпус, нижний переходник, объединенные в замкнутый контур верхним наконечником и наковальней, соединенной с корпусом с возможностью ограниченного осевого перемещения, направляющие трубки с отверстиями для впуска и выпуска очистного агента, расположенный с возможностью свободного перемещения в замкнутей контуре ударный шар, при этом каналы, выполненные в верхнем наконечнике и наковальне и объединяющие направляющие трубки в замкнутый контур, имеют одинаковое с полостью трубок поперечное сечение, причем канал в верхнем наконечнике представляет собой 1/2 часть тора с образующим радиусом R.Однако и этому устройству присущи недостатки, снижающие эффективность его работы.1. В связи с тем, что замкнутый кольцевой контур и в верхней и в нижней частях имеет одинаковые закругления с дугой сопряжения 180°, продольное воздействие шара на эти закругления при движении его под действием струи сжатого воздуха малоэффективно, причем энергия воздействия вверх и вниз приблизительно равна, тогда как для получения высокой механической скорости бурения нужны мощные осевые продольные удары о наковальню. В рассматриваемом устройстве, являющемся вибратором, но не шароударником, наблюдается практически лишь "возмущающая центробежная сила", которая не может обеспечить существенный прирост механической скорости бурения.2. В связи с тем, что нижний переходник и наковальня не связаны жестко с породоразрушающим инструментом (ПРИ), снижается эффективность и без того слабых продольных ударных импульсов на ПРИ.3. На привод шара в движение по замкнутому контуру используется только часть сжатого воздуха от компрессора, другая часть направляется непосредственно к забою скважины, что не только не способствует повышению скорости движения шара в замкнутом контуре, но и может послужить причиной его остановки в многофакторной реальной обстановке бурения скважины, особенно при использовании довольно сложной и недостаточно эффективной системы воздухораспределения, состоящей из множества каналов, полостей, сопел.4. В связи с расположением впускных и выпускных каналов для сжатого воздуха на одних и тех же участках каналов скорость движения шара вверх и вниз и, соответственно, энергия его воздействия вверх и вниз мало отличаются, тогда как для получения прироста механической скорости бурения и повышения долговечности устройства нужно, чтобы воздействие (ударные импульсы) вниз - на наковальню и через нее к ПРИ - было максимальным, а вверх - минимальным.5. В связи с тем, что дар в кольцевом канале располагается с большим зазором, затруднен запуск механизма в работу и резко снижается коэффициент полезного действия струи сжатого воздуха из-за обтекания вара подвижной воздушной средой.Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности работы устройства для ударно-вращательного бурения скважин.Поставленная цель достигается тем, что:- наковальня, являющаяся нижней частью замкнутого контура, жестко соединена с нижним переходником и через него с породоразрушающим инструментом;- весь объем очистного агента (вжатого воздуха от компрессора) циркулирует в замкнутом кольцевом контуре, причем отверстия для впуска и выпуска очистного агента размещены в разных каналах (направляющих трубках): впуск очистного агента производится во впускную направляющую трубку, по которой ударный шар при работе устройства перемещается вниз, а выпуск очистного агента производится через отверстия в выпускной направляющей трубке, по которой при работе ударный шар потоком очистного агента перемещается вверх;- в наковальне канал выполнен в виде такого же тора, что и в верхнем наконечнике, но в нем под впускной направляющей трубкой вписан участок другого тора с образующим радиусом![устройство для ударно-вращательного бурения скважин - шароударник, патент № 2230173](/images/patents/238/2230173/2230173-2t.gif)
![устройство для ударно-вращательного бурения скважин - шароударник, патент № 2230173](/images/patents/238/2230063/948.gif)
![устройство для ударно-вращательного бурения скважин - шароударник, патент № 2230173](/images/patents/238/2230063/948.gif)
![устройство для ударно-вращательного бурения скважин - шароударник, патент № 2230173](/images/patents/238/2230063/948.gif)
![устройство для ударно-вращательного бурения скважин - шароударник, патент № 2230173](/images/patents/238/2230063/948.gif)
![устройство для ударно-вращательного бурения скважин - шароударник, патент № 2230173](/images/patents/238/2230063/948.gif)
![устройство для ударно-вращательного бурения скважин - шароударник, патент № 2230173](/images/patents/238/2230063/948.gif)
![устройство для ударно-вращательного бурения скважин - шароударник, патент № 2230173](/images/patents/238/2230173/2230173-3t.gif)
![устройство для ударно-вращательного бурения скважин - шароударник, патент № 2230173](/images/patents/238/2230063/948.gif)
![устройство для ударно-вращательного бурения скважин - шароударник, патент № 2230173](/images/patents/238/2230063/948.gif)
Класс E21B7/00 Особые способы или устройства для бурения
Класс E21B4/16 комбинации забойных приводов, например для комбинированного ударно-вращательного бурения; приводы для составных буровых долот
бурильная установка - патент 2524725 (10.08.2014) | |
устройство для ударно-вращательного бурения - патент 2501929 (20.12.2013) | ![]() |
устройство для сооружения скважины - патент 2313649 (27.12.2007) | ![]() |
вибробур - патент 2239040 (27.10.2004) | |
забойный двигатель - патент 2232244 (10.07.2004) | |
устройство для бурения скважин - патент 2166057 (27.04.2001) |