SU1567759A1 - Borehole expander - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горному делу, а конкретно к пневмоударным устройствам дл  бурени  вертикальных и наклонных скважин большого диаметра. Цель - повышение производительности расширител  за счет увеличени  ударной мощности. Расширитель включает расположенные соосно центральный и периферийный ударники /У/ 1 и 2 с породоразрушающими элементами 5 и 6, направл ющую буксу 3 и распределитель энергоносител . К верхней части У 2 прикреплен полый шток /Ш/ 9, размещенный в буксе 3 с возможностью осевого перемещени  и совместного вращени . К У 1 прикреплен Ш 11, размещенный внутри Ш 9 с возможностью осевого перемещени  и совместного вращени . Распределитель энергоносител  выполнен в виде выхлопных окон 26 в У 2, гнезда 23 в У 1, кольцевых проточек /П/ 17 и 18 в верхней и нижней част х У 2, сообщенных с верхними и нижними П 19 и 20 в У 1, и верхних и нижних радиальных каналов 21 и 22 в У 1, сообщенных с гнездом 23. Между У 1 и 2 образованы рабочие камеры 27 и 28. Сжатый воздух попеременно поступает в камеры 27 и 28, в результате чего элементы 5 и 6 поочередно нанос т удары по забою, образу  ступенчатую скважину. 3 ил.The invention relates to mining, and specifically to pneumatic impact devices for drilling vertical and inclined wells of large diameter. The goal is to increase the performance of the expander by increasing the impact power. The expander includes coaxially central and peripheral impactors (U / 1 and 2) with rock-breaking elements 5 and 6, guide box 3 and the distributor of energy carrier. A hollow rod (W / 9) is attached to the upper part Y 2 and is placed in the box 3 with the possibility of axial movement and joint rotation. A 1 11 is attached to Y 1, located inside the N 9 with the possibility of axial movement and joint rotation. The energy distributor is made in the form of exhaust ports 26 in U 2, sockets 23 in U 1, annular grooves / P / 17 and 18 in the upper and lower parts of U 2, communicated with the upper and lower P 19 and 20 in U 1, and upper and lower radial channels 21 and 22 in O 1, communicated with slot 23. Between U 1 and 2, working chambers 27 and 28 are formed. Compressed air alternately enters chambers 27 and 28, as a result of which elements 5 and 6 alternate blows at bottom hole, form a stepped well. 3 il.

Description

1one

(21)4470402/24-03(21) 4470402 / 24-03

(22)11.08.88(22) 08/11/88

(46) 30.05.90. Бюл. If 20 (72) В.А.Солопов (53) 622.233.05(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 899893, кл. Е 21 С 3/24, 1979. Авторское свидетельство СССР № 1032182, кл. Е 21 С 3/24, 1982.(46) 05.30.90. Bul If 20 (72) V.А.Solopov (53) 622.233.05 (088.8) (56) USSR Author's Certificate No. 899893, cl. E 21 C 3/24, 1979. USSR Copyright Certificate No. 1032182, cl. E 21 C 3/24, 1982.

(54) РАСШИРИТЕЛЬ СКВАЖИН (57) Изобретение относитс  к горному делу, а конкретно к пневмоударным устройствам дл  бурени  вертикальных и наклонных скважин большого диаметра . Цель - повышение производительности расширител  за счет увеличени  ударной мощности. Расширитель включает расположенные соосно цент(54) WELL EXTENSION (57) The invention relates to mining, and more specifically to pneumatic impact devices for drilling vertical and inclined wells of large diameter. The goal is to increase the performance of the expander by increasing the impact power. The extender includes coaxially located centners.

(Л(L

сwith

спcn

С5 J C5 J

слcl

соwith

ральный и периферийный ударники(У) и 2 с породоразрушающими элементами 5 и 6, направл ющую буксу 3 и распределитель энергоносител . К верхней части У 2 прикреплен полый шток (Ш) 9, размещенный в буксе 3 с возможностью осевого перемещени  и совместного вращени . К У 1 прикреплен Ш II, размещенный внутри Ш 9 с возможностью осевого перемещени  и совместного вращени . Распределитель энергоносител  выполнен в виде выхлопных окон 26 вRall and peripheral hammer (U) and 2 with rock-breaking elements 5 and 6, guiding bush 3 and energy carrier distributor. A hollow rod (W) 9 is placed on the upper part of Y 2 and is placed in the box 3 with the possibility of axial movement and joint rotation. Attachment II is attached to Y1, placed inside Ø9 with the possibility of axial movement and joint rotation. The energy distributor is designed as exhaust ports 26 in

Изобретение относитс  к горному делу, а именно к пневмоударным устройствам дл  бурени  вертикальных и наклонных скважин большого диаметра.The invention relates to mining, namely to pneumatic impact devices for drilling vertical and inclined wells of large diameter.

Цель изобретени  - повышение производительности расширител  за счет увеличени  ударной мощности.The purpose of the invention is to increase the performance of the expander by increasing the impact power.

На фиг.1 и 2 показан расширитель в различных фазах работы, продольные разрезы; на фиг.З - вид А на фиг. 1 .Figure 1 and 2 shows the expander in different phases of work, longitudinal sections; in FIG. 3, view A in FIG. one .

Расширитель скважин включает расположенные соосно центральный 1 и пеThe expander includes coaxially central 1 and ne

риферийный 2 ударники, направл ющую буксу 3, соединенную с буровым ставом 4, и породоразрушающие элементы 5 и 6. Оба ударника образуют единый ударный механизм с распределителем энергоносител  (не показан). Верх- н   и нижн   части ударника 2 выполнены в виде верхней 7 и нижней 8 крышек . К нижней крышке 8, выполн ющей функцию породоразрушающего инструмента , прикреплены элементы 6. К верхней крышке 7 прикреплен полый шток 9, размещенный в буксе 3 с возможностью осевого перемещени  и совместного вращени  посредством шариков 10, уста новленных в продольных канавках (не показаны) штока 9 и буксы 3.The riflerious 2 percussion guards directing the bush 3, connected to the drill rod 4, and the rock-breaking elements 5 and 6. Both the strikers form a single percussion mechanism with an energy carrier distributor (not shown). The upper and lower parts of the striker 2 are made in the form of the upper 7 and lower 8 caps. Elements 6 are attached to the bottom cover 8, which functions as a rock cutting tool. A hollow rod 9 is attached to the top cover 7 and is placed in the bush 3 with axial movement and joint rotation by means of balls 10 installed in longitudinal grooves (not shown) of the rod 9 and axle boxes 3.

К центральному ударнику 1 прикреплены верхний И и нижний 12 штоки. К нижнему штоку 12, пропущенному в центральное отверстие (не показано) крышки 8, прикреплен породоразрушающий инструмент 13, имеющий сквозные отверсти  14 и направл ющую 15. На инструменте 13 установлены элементы 5. Верхний тток 11 размещен внутри штока 9 с возможностью осевого перемещени  и совместного вращени  посредством шариков 16, установленных вThe upper And and the lower 12 rods are attached to the central drummer 1. A rock-breaking tool 13 with through holes 14 and a guide 15 is attached to the lower stem 12, which is passed into the central hole (not shown) of the cover 8. Elements 13 are mounted on the tool 13. The upper current 11 is placed inside the rod 9 with the possibility of axial movement and joint rotation by means of balls 16 installed in

У 2, гнезда 23 в У 1, кольцевых проточек (II) 17 и 18 в верхней и нижней част х У 2, сообщенных с верхними и нижними П 19 и 20 в У 1,и верхних и нижних радиальных каналов 21 и 22 в У 1, сообщенных с гнездом.23. Между У 1 и 2 образованы рабочие камеры 27 и 28. Сжатый воздух попеременно поступает в камеры 27 и 28, в результате чего элементы 5 и 6 поочередно нанос т удары по забою, образу  ступенчатую скважину. 3 ил.At 2, sockets 23 in At 1, annular grooves (II) 17 and 18 in the upper and lower parts of At 2 communicated with the upper and lower P 19 and 20 in At 1, and upper and lower radial channels 21 and 22 in At 1 reported to the socket. Between Y 1 and 2, working chambers 27 and 28 are formed. Compressed air alternately enters chambers 27 and 28, as a result of which elements 5 and 6 alternately strike the slaughter, forming a stepped well. 3 il.

5 five

00

00

с with

5five

продольных канавках (не показаны) штоков 9 и 11. Распределитель энергоносител  выполнен в виде системы кольцевых проточек и каналов. В верхней и нижней части периферийного ударника 2 выполнены кольцевые проточки со от- ветственно 17 и 18, а в центральном ударнике 1 - верхние 19 и нижние 20 кольцевые проточки, а также верхние 21 и нижние 22 радиальные каналы. Каналы 21 и 22 сообщаютс  с глухим гнездом 23, выполненным в штоке 11 и в ударнике 1. Кольцевые проточки 19 и 20 сообщаютс  с проточками 17 и 18 посредством каналов 24 и 25 соответственно . Выхлопные окна 26 выполнены в стенке ударника 2„longitudinal grooves (not shown) of the rods 9 and 11. The energy distributor is made in the form of a system of annular grooves and channels. In the upper and lower parts of the peripheral impactor 2 there are annular grooves with correspondingly 17 and 18, and in the central drummer 1, the upper 19 and lower 20 annular grooves, as well as the upper 21 and lower 22 radial channels. The channels 21 and 22 communicate with a blind socket 23, made in the rod 11 and in the drummer 1. The ring grooves 19 and 20 communicate with the grooves 17 and 18 via the channels 24 and 25, respectively. The exhaust window 26 is made in the wall of the drummer 2 "

Полость, образуема  крышкой 7,проточкой 17, ударником 1 и штоком 11,  вл етс  верхней рабочей камерой 27. Полость, образуема  крышкой 8, проточкой 18, ударником 1 и штдком 12,  вл етс  нижней рабочей камерой 28.The cavity formed by the lid 7, the groove 17, the drummer 1 and the rod 11 is the upper working chamber 27. The cavity formed by the lid 8, the groove 18, the drummer 1 and piping 12 is the lower working chamber 28.

Расширитель скважин работает следующим образом.The expander wells works as follows.

Посредством установки дл  вращательного бурени  опускают расширитель на забой, по буровому ставу подают сжатый воздух и включают механизм вращени . Дл  запуска расширител  его приподнимают так, чтобы центральный ударник 1 зан л нижнее, а направл юща  букса 3 - верхнее положение относительно периферийного ударника 2. Сжатый воздух (энергоноситель) из полости буксы 3 поступает в глухое гнездо 23 и далее по ни ним радиальным каналам 22 и кольцевой проточке 18 в нижнюю рабочую камеру 28, пере- меща  вверх центрапьный ударник 1. В это врем  происходит закрытие радиальных каналов 22 внутренней цилиндрической поверхностью ударника 2 и открытие радиальных каналов 21 проточкой 17. Дальнейшее перемещение ввррх ударника I осуществл етс  за счет рас ширени  сжатого воздуха в камере 28 до тех пор, пока последний посредством каналов 25, нижней кольцевой проточки 20 и выхлопных окон 26 не соединитс  с атмосферой. С этого момента за счет все увеличивающегос  давлени  в рабочей камере 27 начинаетс  обратное движение ударника 1 При перемещении его вниз происходит закрытие радиальных каналов 21 цилиндрической поверхностью периферийного ударника 2 и открытие радиальных каналов 22 кольцевой протечкой 18. Даль нейшее перемещение ударника 1 происхо дит за счет его собственного веса и расширени  сжатого воздуха в рабочей камере 27. В конечной точке хода цент ральный ударник 1 своим породорачру- шающим инструментом 13 наносит удлр по забою расшир емой сьвлжины, после чего цикл повтор етс . Таким обраэоу, постепенно опуска  став 4, производ т разрушение породы до диаметра цородо- разрушающего инструмента 13. При внедрении породоразрушал щего инструмента 13 в разрушаемую им породу на половину длины его хода ударник 2 своими породоразрушающимн элементами b входит в соприкосновение с забоем и начинает оказывать нл него свое разрушающее воздействиеBy means of a rotary drill installation, the expander is lowered to the bottom, compressed air is supplied through the drill head and a rotation mechanism is activated. To launch the expander, it is raised so that the central drummer 1 occupies the lower one, and the guide box 3 - the upper position relative to the peripheral drummer 2. Compressed air (energy carrier) from the cavity of the axle box 3 enters the blind socket 23 and further down the radial channels 22 and an annular groove 18 into the lower working chamber 28, moving upward the center drummer 1. At this time, the radial channels 22 are closed with the internal cylindrical surface of the drummer 2 and the radial channels 21 are opened with the groove 17. Further movement Vrrhr drummer I is accomplished by expanding compressed air in chamber 28 until the latter is connected to the atmosphere through channels 25, lower annular groove 20 and exhaust ports 26. From this moment, due to the increasing pressure in the working chamber 27, the reverse movement of the striker 1 begins. When it moves down, the radial channels 21 close by the cylindrical surface of the peripheral drummer 2 and the radial channels 22 are opened by an annular leakage 18. The further movement of the impactor 1 occurs due to its its own weight and expansion of compressed air in the working chamber 27. At the end point of the stroke, the central drummer 1 with its rock-raising tool 13 applies an extension over the bottom of the expandable shaft s, and the cycle is repeated. Thus, gradually lowering, becoming 4, the rock is destroyed to the diameter of the cororodating tool 13. When a rock-destroying tool 13 is inserted into the rock being destroyed by it half the length of its stroke, the impactor 2 enters into contact with the face and begins to render nl its damaging effects

С этого момента работа расширител  происходит следующим образом (см. фиг.2).From this point on, the work of the expander occurs as follows (see FIG. 2).

Сжатый воздух по глухому гнезду 23 и верхним радиальным каналам 21 ударника 1 через кольцевую проточку 17 ударника 2 поступает в рабочую камеру 27, привод  в движение ударник 1, который перемещаетс  вниз, и, пройд  1/2 часть своего хода относительно ударника 2, наносит удар по забою. В это врем  происходит закрытие радиальных каналов 21 внутренней цилиндрической поверхностью ударника 2 и открытие радиальных каналов 22 кольцевой проточкой 18. В дальнейшем за счет расширени  сжатого воздуха в рабочей камере 27 происходит перемещение ударника 1 вверх до тех пор, пока рабоча  камера 27 через каналы 24, кольцевую проточку 19 и выхлопныеCompressed air through the blind socket 23 and the upper radial channels 21 of the striker 1 through the annular groove 17 of the striker 2 enters the working chamber 27, driven by the striker 1, which moves down and 1/2 of its stroke relative to the striker 2, strikes on slaughter. At this time, the radial channels 21 are closed with the internal cylindrical surface of the striker 2 and the radial channels 22 are opened by an annular groove 18. Subsequently, by expanding the compressed air in the working chamber 27, the striker 1 moves up until the working chamber 27 through the channels 24, annular groove 19 and exhaust

окна 26 не соединитс  с атмосф -ро 1. С этого момента (см.фиг.1) за счет собственного веса и все увеличивш-- щегос  давлени  в рабочей камсрр 2° начинаетс  обратное движение дарни ка 2, который перемена . с  вниз, и, пройд  1/2 часть своего хода относительно ударника I, наносит у:;аь пиThe windows 26 do not connect with the atmosphere 1. From this moment (see Fig. 1), due to its own weight and all the increased pressure in the working kamsrr 2 °, the reverse movement of the darnik 2 begins, which is a change. from the bottom, and, passing 1/2 of its turn relative to drummer I, inflicts y:; ai pi

JQ забою своими породоразрушающимн МЛР - ментами 5. Б это врем  происходит закрытие радиальных каналов 22 внутренней цилиндрической поверхностью ударника 2 и открытие радиальных налов 21 кольцевой проточкой 17. В дальнейшем за счет расширени  сжатого воздуха в рабочей камере 28 пропс ходит перемещение ударника I пворх. Таким образом, иикл поочередного 20 ударного воздействи  центрапьногоJQ at the bottom with its rock-breaking MLR - 5. At this time, the radial channels 22 are closed by the internal cylindrical surface of the striker 2 and the radial layers 21 are opened by an annular groove 17. Later, due to the expansion of compressed air in the working chamber 28, the movement of the striker I is dispatched. Thus, the alternate 20 shock effect of the central

ударника 1 и периферийного ударипжч 2 повтор етс , в результате чего образуетс  скважина ступенчатой формы.the hammer 1 and the peripheral hammer 2 are repeated, resulting in a stepped well.

25 Форму л а изобретени 25 Formula of invention

Расширитель скважин, включающий соосные центральный и периферийный ударники с порпдоразрушающими элемен- 30 тами, полый шток, прикрепленный к верхний части периферийного ударника и размещенный р направл ющей бу;и:й с возможностью осевого пе.емещеыш и совместного вращени , и распрпдо.:;нThe expander of wells, which includes coaxial central and peripheral strikers with porous destructive elements, 30, a hollow rod attached to the upper part of the peripheral striker and placed p with a guide bu; and: with axial pseptochement and joint rotation, and rasprpdo.:; n

тель энергоносител  с кольцевой проточкой в верхней части периферийного ударника и с выхлопными окнами, отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительностиAn energy carrier with an annular groove in the upper part of the peripheral drummer and with exhaust windows, characterized in that, in order to increase the performance

расширител  за счет увеличени  ударной мощности, центральный ударник снабжен прикрепленным к нему штоком, размещенным внутри штока периферийного ударника с возможностью осевогоthe expander by increasing the impact power, the central drummer is equipped with a rod attached to it, placed inside the stem of the peripheral drummer with the possibility of axial

перемещени  и совместного вращени , при этом распределитель энергоносител  выполнен в виде гнезда в центральном ударнике, кольцевой проточки в нижней части периферийного ударника.movement and joint rotation, with the energy carrier distributor made in the form of a socket in the central drummer, an annular groove in the lower part of the peripheral drummer.

верхней и нижней кольцевых проточек в центральном ударнике, сообщенннх с полост ми соответствующих кольцети х проточек периферийного ударника, и верхних и нижних радиальных каналовthe upper and lower annular grooves in the central drummer, communicating with the cavities of the corresponding ring and x grooves of the peripheral drummer, and the upper and lower radial channels

в центральном ударнике, сообщенные с полостью гнезда, а выхлопнып окна выполнены в стенке периферийного удл1 ника.in the central drummer, communicated with the cavity of the socket, and exhaust windows are made in the wall of the peripheral extension.

//

ЯI

гзgz

Claims (1)

Формул а изобрете и и яFormulas of the invention and I Расширитель скважин, включающий соосные центральный и периферийный ударники с породеразрушающими элементами, полый шток, прикрепленный к верхней части периферийного ударника и размещенный в направляющей буксе с возможностью осевого перемещения и совместного вращения, и распределитель энергоносителя с кольцевой проточкой в верхней части периферийного ударника и с выхлопными окнами, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности расширителя за счет увеличения ударной мощности, центральный ударник снабжен прикрепленным к нему штоком, ударника 1 через кольцевую проточку 17 ударника 2 поступает в рабочую камеру 27, приводя в движение ударник 1, который перемещается вниз, и, пройдя 1/2 часть своего хода относительно ударника 2, наносит удар по забою. В это время происходит закрытие радиальных каналов 21 внутренней цилиндрической поверхностью ударника 2 и открытие радиальных каналов 22 кольцевой проточкой 18. В дальнейшем за счет расширения сжатого воздуха в рабочей камере 27 происходит перемещение ударника 1 вверх до тех пор, пока рабочая камера 27 через каналы 24, кольцевую проточку 19 и выхлопные размещенным внутри штока периферийного ударника с возможностью осевого ₄5 перемещения и совместного вращения, при этом распределитель энергоносителя выполнен в виде гнезда в центральном ударнике, кольцевой проточки в нижней части периферийного ударника 50 верхней и нижней кольцевых проточек в центральном ударнике, сообщенных с полостями соответствующих кольцевых проточек периферийного ударника, и верхних и нижних радиальных каналов 55 в центральном ударнике, сообщенных с полостью гнезда, а выхлопные. окна выполнены в стенке периферийного уд,ар ника.Well extender, including coaxial central and peripheral impactors with rock cutting elements, a hollow rod attached to the top of the peripheral impactor and placed in the axle box with the possibility of axial movement and joint rotation, and an energy distributor with an annular groove in the upper part of the peripheral impactor and with exhaust windows , characterized in that, in order to increase the performance of the expander by increasing the impact power, the Central hammer is equipped with an attached it stem, impactor 1 through the annular groove 17, the striker 2 enters the working chamber 27, resulting in movement of the striker 1, which is moving down, and, after half of its stroke relative to the striker 2 strikes at slaughter. At this time, the radial channels 21 are closed by the inner cylindrical surface of the striker 2 and the radial channels 22 are opened by an annular groove 18. Further, by expanding the compressed air in the working chamber 27, the striker 1 moves upward until the working chamber 27 passes through the channels 24, an annular groove 19 and exhaust placed inside the rod of the peripheral impactor with the possibility of axial ₄ 5 movement and joint rotation, while the energy distributor is made in the form of a socket in the central drummer e, an annular groove in the lower part of the peripheral striker 50 of the upper and lower annular grooves in the central hammer, connected to the cavities of the respective annular grooves of the peripheral hammer, and upper and lower radial channels 55 in the central hammer, connected to the cavity of the socket, and exhaust. windows are made in the wall of the peripheral ud, arnika.