SU1754869A1 - Bucket-type drill - Google Patents

Abstract

Использование: бурение скважин большого диаметра. Сущность изобретени : 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 опускаетс  вслед за ним, фиксиру сь от проворота посредством кулачков. Разрушенную породу из кольцевого бура на поверхности выталкивают враще нием и осевой подачей спирального бура. 2 ил.Use: drilling of large diameter wells. SUMMARY OF THE INVENTION: The drill comprises a casing cylinder with cams, an annular auger with a screw spiral on the outer surface, a spiral auger and a drive shaft. An annular bur is cut into the rock slot, and the casing cylinder is lowered after him, fixed from rotation by means of cams. The destroyed rock from the ring drill on the surface is pushed out by rotating and axially feeding the spiral drill. 2 Il.

Description

Изобретение относитс  к горному делу, в частности к устройствам дл  бурени  скважин большого диаметра в прочных и мерзлых грунтах в сложных горно-геологических услови х.The invention relates to mining, in particular, to devices for drilling large diameter wells in hard and frozen soils under difficult mining and geological conditions.

Известны устройства кольцевого типа дл  образовани  скважин с одновременным отбором кернов, в которых разрушение породы производитс  путем создани  кольцевой прорези, а образовавшиес  в середине керны подрезаютс  и удерживаютс  в корпусе бура с помощью специальных устройств .Ring-type devices are known for forming wells with simultaneous core sampling, in which rock destruction is carried out by creating an annular slot, and the cores formed in the middle are cut and retained in the drill body using special devices.

Однако указанное устройство не возможно примен ть при бурении слабосв зных пород, так как керн в процессе бурени  разрушаетс  и не удерживаэтс  внутри бура .However, this device cannot be used when drilling loosely bonded rocks, as the core during the drilling process is destroyed and is not kept inside the drill.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  образовани  скважин , включающее штангу, корпус с прорезающим инструментом и со шнековойClosest to the present invention is a device for the formation of wells, which includes a rod, a housing with a cutting tool and a screw

спиралью на наружной поверхности, а так же механизм управлени  рычагами с пбдре- зающими ножами дл  подрезки образовавшегос  внутри кольцевого бура керна буримой монолитной породы.the spiral on the outer surface, as well as the mechanism for controlling the levers with pd-cutting knives for trimming the burima monolithic rock formed inside the annular drill.

Недостатком указанной конструкции кольцевого бура  вл етс  то, что он 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 извлечени  из скважины. При бурении пород со сложной горно-геологической структурой - мелкослоистых и галечных, применение таких буров не эффективно , вспедствие того, что образование кернов не происходит , так как при разрушении периферийной части забо  кольцевым режущим инструментом так же происходит разрушение породы и в средней части вследствие распространени  трещинThe disadvantage of this ring drill design is that it can only be used in the development of rocks with a uniform structure or with sufficient layer thickness, with layered rocks in which core formation and its retention inside the shell during the extraction process is impossible. When drilling rocks with a complex mining-geological structure - thin-layer and pebble, the use of such drills is not effective, because the core formation does not occur, since the destruction of the peripheral part of the bottom ring tool also causes destruction of the rock in the middle part cracks

оabout

WW

ЁYo

слcl

ьs

0000

о. чabout. h

и потери св зи между отдельными ее кусками . Дл  удалени  из скважин разрыхленной массы в этих случа х приходитс  примен ть шнековые буры сплошного разрушени , которые так же мало эффективны из-за обру- шенил стенок скважин.and loss of communication between its individual pieces. To remove the loosened mass from the wells, in these cases it is necessary to use continuous auger screw drills, which are just as ineffective due to the collapsed well walls.

Цель изобретени  - повышение эффективности бурени  в породах со сложной геологической структурой и улучшение транспортирующей способности бура при работе на несв зных галечных и мелкокусковых грунтах и породах.The purpose of the invention is to increase the drilling efficiency in rocks with a complex geological structure and to improve the conveying ability of the drill when working on non-connected pebble and small-sized soils and rocks.

Указанна  цель достигаетс  тем, что внутри обсадного цилиндра расположен кольцевой бур, внутри кольцевого бура ко- аксиально расположен спиральный бур, при этом обсадной цилиндр снабжен фиксаторами и соединен с приводным валом с воз- можн остью вращени , осевого перемещени , или осевого стопорени , а кольцевом и спиральный буры установлены с возможностью поочередного включени  в работу.This goal is achieved by the fact that an annular drill is located inside the casing, a spiral drill is coaxially located inside the annular drill, the casing cylinder is provided with clamps and connected to the drive shaft with the possibility of rotation, axial movement, or axial locking, and an annular and spiral drills installed with the possibility of alternate inclusion in the work.

На фиг.1 показан ковшовый бур, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А - А на фиг.1.Figure 1 shows the bucket drill, a longitudinal section; figure 2 - section a - a in figure 1.

Ковшовый бур включает кольцевой бур 1 со шнековой спиралью 2 на наружной поверхности и приводной вал 3, соединенный с кольцевым буром с возможностью вращени  и осевого перемещени . 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, представл ющего собой стальной стержень, закрепленный шарнирно с возможностью поворота вокруг оси на металлоконструкции , св занной с верхней частью обсадного цилиндра так, что в нижнем положении фиксатор взаимодействует с ребром кольцевого бура, преп тству  его поворачиванию по отношению к обсадному цилиндру. Обсадной цилиндр соединен с приводным ёалом с возможностью вращени  и фиксировани  кулачками 8, размещенными на наружной поверхности обсадного цилиндра с возможностью поворота в горизонтальной плоскости.The bucket drill includes an annular drill 1 with a screw spiral 2 on the outer surface and a drive shaft 3 connected to the annular drill with the possibility of rotation and axial movement. The device is equipped with a spiral drill 4 placed in an annular drill and attached to the drive shaft by a casing cylinder 5 in which the annular auger is placed, and the drive shaft anchors 6 relative to the annular drill and the annular drill relative to the casing cylinder 7, which is a steel rod, fixed pivotally with the possibility of rotation around an axis on a metal structure associated with the upper part of the casing so that in the lower position the latch interacts with the edge of the annular drill, prevents TSS turning of it in relation to the cylinder casing. The casing cylinder is connected to the drive shaft with the possibility of rotation and fixation by cams 8 placed on the outer surface of the casing cylinder with the possibility of rotation in the horizontal plane.

Ковшовый бур работает следующим образом .Bucket drill works as follows.

Перед началом бурени , спиральный бур 4 фиксируют в верхней части кольцевого бура 1 с приводным валом 3 с помощью фиксаторов 6. Фиксатор 7 при этом отводитс  в верхнее нейтральное положение. Сообщением приводному валу 3 вращени  и напорного усили  включают в работу кольцевой бур, прорезающий в породе кольцевую щель. Обсадной цилиндр при этом перемещаетс  вслед за кольцевым буром, а повернутые в горизонтальной плоскостиBefore starting drilling, the spiral drill 4 is fixed in the upper part of the annular drill 1 with the drive shaft 3 by means of clamps 6. In this case, the clamp 7 is retracted to the upper neutral position. By a message to the drive shaft 3 of rotation and pressure force, an annular auger is cut in operation, cutting an annular gap in the rock. In this case, the casing cylinder moves following the annular drill, and rotated in the horizontal plane

стопорные кулачки 8, взаимодейству  с наружными стенками скважины, удерживают его от вращени , что способствует повышению эффекта транспортировки из прорези разрушенной породы шнеком 2. Примене0 ние обсадного цилиндра повышает эффект транспортировки шнеком при бурении скважин в слабо св зных, мелкослоистых с трещинами породах, когда стенки скважин могут обрушатьс .the locking cams 8, interacting with the external walls of the well, keep it from rotating, which contributes to the increase of the transport effect from the slot of the damaged rock by the screw 2. The use of a casing cylinder enhances the effect of transport by the screw during drilling of weakly cohesive, thinly laminated rocks, when the walls wells may collapse.

5 После заглублени  бура на всю его длину в случае образовани  керна (при бурении однородных пород) последний отдел етс  от массива и извлекаетс  из скважин с помощью кернорвателей. Затем кольцевой5 After the drill is drilled to its full length in case of core formation (when drilling homogeneous rocks), the latter is separated from the massif and removed from the wells using core holders. Then roundabout

0 бур с обсадным цилиндром фиксируетс  на бурильной машине, фиксаторы 6 извлекаютс  и сообщением валу 3 и спиральному буру 4 вертикального перемещени , выталкивают керн из кольцевого бура 2.0 the drill with the casing cylinder is fixed on the drilling machine, the latches 6 are removed and, by communication with the shaft 3 and the spiral drill 4, of vertical movement, push the core out of the ring drill 2.

5В случае бурени  пород, в которых керн5In case of drilling rocks in which the core

не образуетс  и корпус кольцевого бура заполн етс  измельченной не св зной породой (например, разрыхленным галечником на глинисто-песчаной основе), перед выем0 кой из скважины всего устройства с помощью приводного вала 3 включают в работу спиральный бур 4, предварительно удалив фиксаторы 6, соедин ющие вал с кольцевым буром и обсадным цилиндром, иthe casing of the ring drill is not formed and is filled with crushed non-bonded rock (for example, loosened pebbles on a clay-sand base), before removing the device from the well using the drive shaft 3, spiral drill 4 is put into operation, having previously removed locks 6, shaft with annular drill and casing, and

5 зафиксировав от вращени  кольцевой бур 1 фиксатором 7. Сообщение спиральному буру вращени  и напорного усили  приводит к его внедрению и наход щуюс  внутри кольцевого бура разрушенную породу до5 fixing the ring auger 1 with rotation 7 against rotation. A message to the spiral drill of rotation and pressure force leads to its penetration and the broken rock inside the ring drill to

0 перемещени  в нижнее положение.0 move down.

Затем извлекают бур из скважины, фиксируют кольцевой бур с обсадным цилиндром на бурильной машине, сообщают с помощью приводного вала 3 спиральномуThen remove the drill from the well, fix the annular drill with the casing cylinder on the drilling machine, reported using the drive shaft 3 spiral

5 буру 4 обратное вращением перемещение вверх, в результате чего происходит выгрузка разрыхленной породы из кольцевого,бура.5 borax 4 reverse upward movement, resulting in unloading of loosened rock from the annular, auger.

Применение предлагаемого ковшового бура при бурении скважин большого диа0 метра серийными бурильными машинами позволит расширить область их использовани  на породе со сложной горно-геологической структурой и в мерзлых грунтах,The use of the proposed bucket drill when drilling large-diameter wells with serial drilling machines will expand their use on rock with a complex geological structure and in frozen soils,

В качестве базовой техники прин то се5 рийное бурильное оборудование, работающее совместно в технологическом цикле с машинами дл  прогрева грунта.As a basic technique, the conventional drilling equipment is used, working together in the technological cycle with machines for soil heating.

Себестоимость работ в таком цикле равна себестоимости бурильных работ и себестоимости прогревательных работ,The cost of work in this cycle is equal to the cost of drilling and the cost of heating work,

Се 2,0 руб/м3;Се 2.0 rub / m3;

Сн 8,0 руб/м3;СН 8.0 rub / m3;

Сб Сн + С1 10 руб/м3.Sat СН + С1 10 rub / m3.

Себестоимость расчетного варианта бурильной техники равнаThe cost of the calculated version of the drilling equipment is equal to

С2 - 2 руб/м3.C2 - 2 rub / m3.

При одинаковых капитальных вложени х экономическа  эффективность определ етс  следующим образом:With the same capital investment, economic efficiency is determined as follows:

« л"L

Э (С1-С2) А, где А - годовой объем работ, м3 - 1000E (C1-C2) A, where A is the annual volume of work, m3 - 1000

м3,m3

Э (10-2)-1000 8000 руб.O (10-2) -1000 8000 rub.

Claims (1)

Формула изобретени  Ковшовый бур, включающий кольцевой бур со шнековой спиралью на наружной поверхности и приводной ва л, соединенный сClaims of the invention: A bucket drill comprising an annular auger with a screw spiral on the outer surface and a drive shaft connected to 5 кольцевым буром с возможностью вращени , о тличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности работы, приходной вал с оединген с кольцевым буром с возможностью осевого перемещени , при этом ков0 шовый бур снабжен спиральным буром, размещенным в кольцевом буре и прикрепленным к приводному валу, обсадным цилиндром , в котором размещен кольцевой , бур, соединеннымс приводным валом с воз5 мощностью вращени  и фиксировани  посредством кулачков, р азмещенных на наружной по вер хно сти обсадного цил индра с возможностью поворота в горизонтальной пл оск ости, и фиксаторами приводного вала5 with an annular drill rotatably, which is characterized by the fact that, in order to increase reliability of operation, the input shaft with an annular drill with axial displacement, while the forging drill is equipped with a spiral drill placed in an annular drill and attached to the drive shaft, the casing cylinder in which the ring is placed, a drill connected by a drive shaft with the power of rotation and fixation by means of cams positioned on the outer surface of the casing cylinder indra with the possibility of turning into a horizontal oh mp USC spine, and clamps the drive shaft 0 относительно кольцевого бура и кольцевого бура относительно обсадного цилиндра.0 relative to the annular drill and annular drill relative to the casing cylinder. Фиг 4FIG 4 ГR Я-ЛI-l Фиг. 2FIG. 2