Устройство для бурения скважин

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ более рационально использовать взрывчатые вещества. Предложено устройство для бурения скважин,содержащее трубу, штангу и буровой наконечник,расположенный на конце штанги, отличающееся тем, что буровой наконечник расположен на направляющих и дополнительно снабжен выдвижными породоразрушающими пластинами, установленными поворотно в прорези, выполненной в буровом наконечнике и устройством для выдвигания или возврата породоразрушающих пластин в исходное положение, а труба расположена на штанге с возможностью перемещения вдоль штанги за счет взаимодействия с винтовым механизмом, расположенным на другом конце штанги, при этом устройство для выдвигания или возврата породоразрушающих пластин выполнено в виде снабженной возвратной пружиной втулки, взаимодействующей с трубой и жестко связанной с зажимом с внутренней клиновой выемкой, взаимодействующей с хвостовиками выдвижных породоразрушающих пластин,кроме того, винтовой механизм выполнен в виде траверсы с внутренней резьбой, расположенной неповоротно в устройстве, и винта, взаимодействующего с резьбой траверсы и трубой, и снабженного приводом вращения.(72) Асангалиев Елибек Атрауович Асангалиева Мадина Елибековна Дейнеко Павел Федорович,Дейнеко Павел Павлович(73) Республиканское государственное казенное предприятие Восточно-казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Авторское свидетельство СССР 1209820, кл. Е 21 В 7/28, 1986(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН(57) Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в других отраслях промышленности, связанных с необходимостью бурения и эксплуатации скважин. Задачей изобретения является разработка устройства для бурения скважин цилиндрического профиля с изменением ее диаметра, для получения участков разного диаметра на определенном расстоянии от устья. Технический результат, получаемый от использования данного изобретения, заключается в получении скважин диаметром от диаметра бурового наконечника до увеличенного диаметра в 1,8-2 раза, что позволит 22522 Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в других отраслях промышленности, связанных с необходимостью бурения и эксплуатации скважин. Известен способ бурения скважин и устройство для его осуществления, включающее качающийся корпус и буровую штангу с долотом, которые установлены на размещенном в корпусе эксцентриковом диске (см. а.с. СССР 1236092, Мкл, Е 21 В 7/28,БИ-21, 1986). Основным недостатком данного устройства является его сложность, которая обусловлена необходимостью передачи энергии разрушения на забой скважины от бурильной головки к колонне буровых штанг с эксцентриковыми дисками, которые обеспечивают радиальное отклонение долота и формирование профиля скважины. При этом, контроль за процессом бурения затруднен тем, что в устье скважины размещено устройство с эксцентриковыми дисками. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту по отношению к заявляемому изобретению является устройство для бурения скважин конического профиля, содержащее трубу с раструбом и ребрами на наружной поверхности,штангу с установленными на ней под определенным углом и в определенной последовательности эксцентриками, контактирующими с внутренней поверхностью трубы и буровой наконечник (см. а.с. СССР 1209820, мкл, Е 21 В 7/28, БИ-5, 1986). Недостаток известного устройства заключается в том, что при его эксплуатации получают скважины только конического профиля от устья и на всю глубину. При этом изменить профиль скважины или получить расширение на любом заранее заданном участке невозможно. Кроме этого, в скважине размещается раструб и большое количество эксцентриков, что загромождает затрубное пространство и препятствует очистке скважины от буровой мелочи. Это приводит к затратам энергии на переизмельчение бурового шлама, потере производительности бурения и удорожанию работ в целом. Задачей настоящего изобретения является разработка устройства для бурения скважин цилиндрического профиля с изменением ее диаметра, для получения участков разного диаметра на определенном расстоянии от устья. Технический результат, получаемый от использования данного изобретения, заключается в получении скважин диаметром от диаметра бурового наконечника до увеличенного диаметра в 1,8-2 раза, что позволит более рационально использовать взрывчатые вещества при производстве буровзрывных работ. Сущность изобретения заключается в следующем. Предложено устройство для бурения скважин,содержащее трубу, штангу и буровой наконечник,расположенный на конце штанги, отличающееся тем, что буровой наконечник расположен на направляющих и дополнительно снабжен выдвижными породоразрушающими пластинами, установленными поворотно в прорези, выполненной в буровом наконечнике и устройством для выдвигания или 2 возврата породоразрушающих пластин в исходное положение, а труба расположена на штанге с возможностью перемещения вдоль штанги за счет взаимодействия с винтовым механизмом, расположенным на другом конце штанги, при этом устройство для выдвигания или возврата породоразрушающих пластин выполнено в виде снабженной возвратной пружиной втулки, взаимодействующей с трубой и жестко связанной с зажимом с внутренней клиновой выемкой, взаимодействующей с хвостовиками выдвижных породоразрушающих пластин,кроме того, винтовой механизм выполнен в виде траверсы с внутренней резьбой, расположенной неповоротно в устройстве, и винта, взаимодействующего с резьбой траверсы и трубой, и снабженного приводом вращения. Такое выполнение устройства для бурения скважин обеспечивает увеличение диаметра скважины на любом расстоянии от ее устья, или постепенно,образуя конический профиль, или сразу увеличивая его до двух раз, образуя цилиндрический профиль большего диаметра. Это позволит более рационально использовать взрывчатые вещества при выполнении взрывных скважин, например, с расширением в конце скважины, для размещения в нем значительно большего количества взрывчатого вещества на единицу длины скважины. При бурении скважины для забора подземной воды увеличение объема резервуара на дне скважины, например, до четырех раз позволит более рационально использовать водные ресурсы, особенно в пустынях и полупустынях,где наполнение резервуара происходит значительно медленнее чем его опорожнение. Признак выполнения устройства для выдвигания дополнительных породоразрушающих пластин в виде снабженной возвратной пружиной втулки,взаимодействующей с трубой и жестко связанной с зажимом, с внутренней клиновой выемкой взаимодействующей с хвостовиками выдвижных пластин,обеспечивает простоту изготовления и эксплуатацию, а также надежность в работе. Признак выполнения винтового механизма для перемещения трубы в виде траверсы, с внутренней резьбой, расположенной неповоротно в устройстве, и винта взаимодействующего с резьбой траверсы и трубой и снабженной приводом вращения, также обеспечивает простоту конструкции и удобство в эксплуатации, так как по шагу резьбы можно точно рассчитать нужное количество оборотов винта для получения требуемого расширения диаметра скважины. фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого На устройства для бурения скважин, в верхней части при бурении скважины равной диаметру бурового наконечника в нижней - при бурении расширенной скважины фиг. 2 - то -же в области винтового механизма для перемещения трубы фиг. 3 - в области бурового наконечника фиг. 4 - вид конического профиля взрывной скважины фиг. 5 - вид дна скважины для забора подземной воды. Устройство для бурения скважин состоит из направляющих 1, на которых установлен неповоротно ударник-вращатель 2, хвостовик 3 который связан 22522 резьбовым соединением со штангой 4, охваченной снаружи трубой 5, которая свободно может перемещаться вдоль штанги 4 на некоторую величину. На другом конце штанга 4 так же резьбовым соединением связана с такой же штангой 4, или с буровым наконечником 6, снабженным породоразрушающей головкой 7. В буровой наконечник 6 встроены дополнительные породоразрушающие пластины 8, установленные поворотно на осях 9,имеющие хвостовики 10, которые охвачены внутренней клиновой выемкой зажима 11. Зажим 11 жестко связан со втулкой 12, снабженной с установленной внутри ее пружиной 13, при этом втулка 12 свободным торцом взаимодействует с трубой 5, расположенной на штанге 4. Для перемещения трубы 5 по штанге 4 около ударника-вращателя 2 расположен механизм ее перемещения, состоящий из траверсы 14, установленной неповоротно на направляющих 1 и снабженной по центру внутренней резьбой, взаимодействующей с полым, охватывающим хвостовик 3 ударника-вращателя 2 винтом 15, приводимым во вращение приводом 16, например рукояткой ручного управления. Во избежание потерь на трение между хвостовиком 3 ударника-вращателя 2 и траверсой 14,а также между винтом 15 и трубой 5, установлены упорные подшипники 17, а для снижения вибраций на этот механизм между фланцем хвостовика 3 и подшипником 17 установлено кольцо 18 из мягкой резины. Породоразрушающие пластины 8 и зажим 11 размещены в диаметральной прорези 19 бурового наконечника 6. Труба 5 выполняется равной длине рабочей части штанги 4 и в конце, обращенном к ударнику-вращателю 2, против лысок 20, служащих для захвата штанги 4 ключом при свинчивании и развинчивании става штанг, имеет прорези с завальцованными на лыски 20 краями 21, которые обеспечивают неповоротность и нераздельность трубы 5 со штангой 4. Это обеспечивает совместные операции со штангой 4 при наращивании бурового става. Завальцованные края 21 прорезей на трубе обеспечивают перемещения трубы по штанге в пределах,необходимых для работы устройства для выдвигания или возврата в исходное положение выдвижных породоразрушающих пластин 8. На фиг. 4 показана коническая часть скважины 22 с дальнейшим переходом на цилиндрическую часть 23. На фиг. 5 показана скважина для забора подземной воды, где показана обсадная труба 24, уступ 25 и заборная часть скважины 26, являющаяся резервуаром для воды. Устройство для бурения скважин работает следующим образом. При бурении взрывных скважин забуривание бурового наконечника 6 в породу производят в исходном положении устройства, изображенного на верхней половине на фиг. 1, а также и на фиг. 3. При этом включают в работу ударник-вращатель 2 и подачу его на забой (податчик на чертеже не показан). При необходимости получения конической скважины, используя привод 16, вывинчивают винт 15 из траверсы 14 таким образом, чтобы винт 15 вывинтился на рабочую длину до конца бурения скважины, при котором породоразрушающие пластины 8 выдвинутся полностью, образуя максимальный диаметр скважины. При этом труба 5, перемещаясь по штанге 4, перемещает втулку 12, а вместе с ней и зажим 11, который клиновой выемкой взаимодействует с хвостовиками 10 породоразрушающих пластин 8 и они, поворачиваясь на осях 9, внедряются в стенку скважины породоразрушающей головкой 7,расширяя скважину. Полный рабочий ход винта 15,труб 5, втулки 12 и зажима 11 изображен на нижней половине изображения на фиг. 1 и на фиг. 3, при этом пружина 13 сжата. При необходимости получения определенной длины расширения в конце скважины, до начала расширения бурят скважину резцовой головкой 7,после чего вывинчивают винт 15 на всю рабочую длину таким образом, чтобы трубы 5 перемещаясь по штангам 4 и вместе с втулкой 12 и зажимом 11,сравнительно быстро выдвинули породоразрушающие пластины 8 и внедрили их в стенку скважины. Далее бурение ведут до конца скважины не только породоразрушающей головкой 7, но и породоразрушающими пластинами 8. По окончании бурения винт 15 ввинчивают до отказа в траверсу 14,при этом пружина 13 перемещают втулку 12, а вместе с ней зажим 11 и все трубы 5 в исходное положение и освобожденные из клиновой выемки зажима 11 хвостовики 10 не препятствуют породоразрушающим пластинам 8 занять исходное положение при прохождении участка пробуренного породоразрушабщей головкой 7. Весь став разбирают по обычной технологии и устройство принимает исходное положение. Расширение скважины возможно выполнять на любом участке скважины, при этом возвращение породоразрушающих пластин 8 в исходное положение, при дальнейшем бурении только породоразрушающей головкой 7, обеспечивается реакцией скважины, и они свободно входят в прорезь 19 бурового наконечника 6, так как бурение в песчаном грунте до твердой породы ведут по известной технологии,и только бурение в твердой породе ведут таким образом, чтобы устье заборной части скважины 26 имело уступ 25 для обсадной трубы 24, соответствующий ее наружному диаметру (см. фиг. 5), далее бурят только породоразрушающей головкой 7, на длину, зависящую от прочности твердой породы,после чего разбуривают заборную часть 26, которая является резервуаром для воды. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство для бурения скважин, содержащее трубу, штангу и буровой наконечник, расположенный на конце штанги, отличающееся тем, что буровой наконечник расположен на направляющих и дополнительно снабжен выдвижными породоразрушающими пластинами, установленными поворотно в прорези, выполненной в буровом наконечнике и устройством для выдвигания или возврата 3 22522 породоразрушающих пластин в исходное положение, а труба расположена на штанге с возможностью перемещения вдоль штанги за счет взаимодействия с винтовым механизмом, расположенным на другом конце штанги, при этом устройство для выдвигания или возврата породоразрушающих пластин выполнено в виде снабженной возвратной пружиной втулки, взаимодействующей с трубой и жестко связанной с зажимом с внутренней клиновой выемкой, взаимодействующей с хвостиками выдвижных породоразрушающих пластин, кроме того,винтовой механизм выполнен в виде траверсы с внутренней резьбой, расположенной неповоротно в устройстве, и винта, взаимодействующего с резьбой траверсы и трубой и снабженного приводом вращения.