RU2067148C1 - Circular air hammer - Google Patents
Circular air hammer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2067148C1 RU2067148C1 RU94016138/03A RU94016138A RU2067148C1 RU 2067148 C1 RU2067148 C1 RU 2067148C1 RU 94016138/03 A RU94016138/03 A RU 94016138/03A RU 94016138 A RU94016138 A RU 94016138A RU 2067148 C1 RU2067148 C1 RU 2067148C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diameter
- drilling
- partition
- mixing chamber
- sludge
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 28
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 6
- 238000009527 percussion Methods 0.000 claims description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract description 21
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для бурения скважин и может найти применение в горной промышленности, гидрогеологии и геологоразведке. The invention relates to a device for drilling wells and may find application in the mining industry, hydrogeology and exploration.
Известен кольцевой пневмоударник (авт. св. N 1370218), предназначенный для бурения скважин преимущественно в вечномерзлых породах, включающий корпус, ступенчатый ударник со сквозным осевым каналом, кольцевой породоразрушающий инструмент и шламотранспортную трубу, составляющие шламоприемный канал. Known annular hammer (ed. St. N 1370218), designed for drilling wells mainly in permafrost, including a housing, step hammer with a through axial channel, an annular rock cutting tool and a slam-transfer pipe that make up the sludge receiving channel.
Технологическая возможность этого пневмоударника ограничена бурением вечномерзлых пород. При бурении же легкоразрушаемых пластических пород происходит зашламовывание шламоприемного канала. The technological ability of this hammer is limited by the permafrost drilling. During drilling of easily destructible plastic rocks, sludge receiving channel is sludged.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является кольцевой пневмоударник (авт. св. N 1671836), включающий корпус, ступенчатый ударник со сквозным осевым каналом, кольцевой породоразрушающий инструмент и центральную шламотранспортную трубу, составляющие шламоприемный канал. Closest to the technical nature of the present invention is an annular hammer (ed. St. N 1671836), comprising a housing, a step drummer with a through axial channel, an annular rock cutting tool and a central slurry transfer pipe constituting a sludge receiving channel.
Известный кольцевой пневмоударник предназначен для бурения вечномерзлых пород, что технологическая возможность ограничена и при бурении мягких, увлажненных пластических пород происходит зашламовывание шламоприемного канала. Большая масса разрушенной породы не успевает пройти через шламоприемный канал и далее на поверхность. Выхлоп пневмоударника резко перекрывается и его работа прекращается. Во многих случаях (увлажненная глинистая порода) не достигается эффект очистки шламоприемного канала даже при так называемой "расходке", т. е. при отрыве пневмоударника от забоя с целью продувки его каналов магистральным сжатым воздухом. The well-known annular hammer is designed for drilling permafrost, that technological ability is limited and when drilling soft, moist plastic rocks, sludge receiving channel is sludged. A large mass of the destroyed rock does not have time to pass through the sludge receiving channel and further to the surface. The hammer exhaust sharply shuts off and its operation stops. In many cases (humidified clay rock), the effect of cleaning the sludge receiving channel is not achieved even with the so-called "flow rate", that is, when the hammer is separated from the face in order to purge its channels with main compressed air.
Техническая задача изобретения расширение технологических возможностей пневмоударника за счет обеспечения бурения практически любых пород. The technical task of the invention is the expansion of the technological capabilities of the hammer by ensuring the drilling of almost any rock.
Задача решается посредством того, что кольцевой пневмоударник включает ударный механизм с выхлопным трактом на забой, шламотранспортную трубу и буровой инструмент с центральным шламоприемный каналом, который выполнен с заборной и смесительной камерами, разделенными перегородкой с центральным отверстием, причем диаметр центрального отверстия перегородки, внутренний диаметр шламотранспортной трубы и параметры смесительной камеры выбирают из соотношений:
dп ≅ dт (0,4 0,5) D;
L (1,2 1,5)D,
где dn диаметр центрального отверстия перегородки;
dт внутренний диаметр шламотранспортной трубы;
D и L диаметр и длина смесительной камеры.The problem is solved by the fact that the annular hammer includes a percussion mechanism with an exhaust path to the bottom, a slurry conveyor pipe and a drilling tool with a central slurry receiving channel, which is made with an intake and mixing chambers separated by a partition with a central hole, the diameter of the central opening of the partition and the inner diameter of the slurry transport pipes and parameters of the mixing chamber are selected from the ratios:
d p ≅ d t (0.4 0.5) D;
L (1.2 1.5) D,
where d n the diameter of the Central hole of the septum;
d t inner diameter of the sludge transport pipe;
D and L are the diameter and length of the mixing chamber.
Кроме того, смесительная камера соединена каналами с выхлопным трактом, а перегородка снабжена радиальными пазами, также соединенными каналами с выхлопным трактом. In addition, the mixing chamber is connected by channels to the exhaust tract, and the partition is provided with radial grooves, also connected by channels to the exhaust tract.
С целью расширения технологической возможности кольцевых пневмоударников, которые бы могли бурить не только крепкие породы, но и скважины в мягких и пластических породах, необходимо обеспечить хорошую очистку кольцевого забоя и эффективный вынос разрушенной породы на поверхность. В связи с этим шламоприемный канал в буровом инструменте выполнен из двух камер: заборной и смесительной, разделенных перегородкой с центральным отверстием, которое калибрует шлам по фракциям и обеспечивает свободный проход его в шламотранспортную трубу. Очистку забоя и вынос шлама на поверхность обеспечивает давление выхлапываемого сжатого воздуха. Поэтому в корпусе бурового инструмента выполнены каналы, направляющие сжатый воздух на забой и в смесительную камеру. In order to expand the technological capabilities of annular hammers, which could drill not only hard rocks, but also wells in soft and plastic rocks, it is necessary to ensure good cleaning of the annular face and effective removal of the destroyed rock to the surface. In this regard, the sludge receiving channel in the drilling tool is made of two chambers: intake and mixing, separated by a partition with a central hole, which calibrates the sludge into fractions and ensures its free passage into the sludge transport pipe. Cleaning of the bottom and removal of sludge to the surface provides pressure exhaled compressed air. Therefore, channels are made in the body of the drilling tool, directing compressed air to the face and into the mixing chamber.
Для обеспечения эффективного выноса шлама на поверхность, параметры шламоприемного канала и шламотранспортной трубы должны удовлетворять соотношениям, которые указаны выше. В частности диаметр центрального отверстия перегородки dп должен быть меньше или равен внутреннему диаметру шламотранспортной трубы dт. Это соотношение определено тем, что отверстие dп в перегородке выполняет роль калибратора и в смесительную камеру поступает шлам, размеры частиц которого не превышают размеры внутреннего диаметра шламотранспортной трубы dт. Кроме того, диаметр смесительной камеры должен быть в два или более раза больше внутреннего диаметра шламотранспортной трубы dт, а длина смесительной камер должна быть в 1,2 1,5 раза больше ее диаметра. Эти соотношения определены тем, что при бурении мягких пластических пород, через отверстие dп перегородки в смесительную камеру могут пройти частицы шлама, которые по длине больше диаметра dт шламотранспортной трубы.To ensure effective removal of sludge to the surface, the parameters of the sludge receiving channel and sludge transport pipe must satisfy the ratios indicated above. In particular, the diameter of the central opening of the partition d p must be less than or equal to the inner diameter of the sludge transport pipe d t . This ratio is determined by the fact that the hole d p in the partition acts as a calibrator and sludge enters the mixing chamber, the particle sizes of which do not exceed the dimensions of the inner diameter of the sludge transport pipe d t . In addition, the diameter of the mixing chamber should be two or more times greater than the inner diameter of the sludge conveyor pipe d t , and the length of the mixing chamber should be 1.2 to 1.5 times its diameter. These ratios are determined by the fact that when drilling soft plastic rocks, sludge particles that are longer than the diameter d t of the sludge transport pipe can pass through the hole d p of the partition into the mixing chamber.
Учитывая, что буровой инструмент вращается вместе с пневмоударником и в смесительную камеру постоянной подается выхлапываемый cжатый воздух, в этой камере происходит дополнительное разрушение шлама до размеров, позволяющих ему беспрепятственно пройти а шламотранспортную трубу и далее на поверхность. Considering that the drilling tool rotates together with a pneumatic impact tool and the exhaled compressed air is constantly fed into the mixing chamber, this chamber additionally destroys the sludge to a size that allows it to freely pass through the slurry transport pipe and further to the surface.
Новые конструктивные решения совместно с известными позволили разработать кольцевой пневмоударник, предназначенный для бурения в любых техногенных условиях, т. е. для бурения крепких пород и различных грунтов. New design solutions, together with the well-known ones, made it possible to develop an annular hammer, designed for drilling in any technogenic conditions, that is, for drilling hard rocks and various soils.
На фиг. 1 представлен продольный разрез нижней части кольцевого пневмоударника с цельным буровым инструментом; на фиг. 2 аналогичный разрез с составным буровым инструментом; на фиг. 3 вид пневмоударника со стороны забойной части. In FIG. 1 shows a longitudinal section through the bottom of an annular hammer with a solid drilling tool; in FIG. 2 a similar section with a compound drilling tool; in FIG. 3 view of the hammer from the downhole side.
Кольцевой пневмоударник состоит из корпуса 1, переходника 2, кольцевого ударника 3 со сквозным осевым каналом, внутри которого размещена шламотранспортная труба 4 с внутренним диаметром dт, входящая нижним концом в центральный канал 5 хвостовика 6, который шлицами 7 через гайку 8 соединен с корпусом 1. К нижнему концу хвостовика 6 с помощью резьбы присоединен буровой инструмент 9, который на фиг. 1 изображен цельным, а на фиг. 2 составным.An annular hammer consists of a housing 1, an
Составной буровой инструмент содержит корпус 10 и съемную коронку 11. Такой инструмент применяется в пневмоударниках, предназначенных для бурения скважин большого диаметра порядка 300 мм. В буровом инструменте 9 размещен центральный шламоприемный канал, который состоит из заборной 12 и смесительной 13 камер, разделенных перегородкой 14 с центральным отверстием диаметром dn. Параметры смесительной камеры включают диаметр D и длину L. В корпусе бурового инструмента 9 выполнены каналы 15 выхлопного тракта, который каналами 16 соединен со смесительной камерой 13. Перегородка 14 снабжена радиальными пазами 17, соединенными каналами 18 с каналами 15 выхлопного тракта (фиг. 3). Забойная и сферическая части заборной 12 камеры снабжены твердосплавными вставками 19. На корпусе 1 установлен пакер 20.The composite drilling tool comprises a
Кольцевой пневмоударник работает следующим образом. Ring hammer works as follows.
К переходнику 2 пневмоударника через буровую колонну подводится сжатый воздух, под действием которого ударник 3 совершает возвратно-поступательное движение и наносит удары по хвостовику 6 бурового инструмента 9. Происходит внедрение твердосплавных вставок 19 в породу. Разрушенная порода, скапливаясь в заборной камере 12, под давлением выхлапываемого воздуха через отверстия dn перегородки 14 и радиальные пазы 17 поступает в смесительную камеру 15. Размеры частиц породы, поступающей в смесительную камеру 15, ограничены размерами отверстия dn перегородки 14 и размерами радиальных пазов 17. В противном случае эти частицы дополнительно измельчаются в заборной камере 12. При бурении вязких, пластических пород, в смесительную камеру 15 могут поступать не только частицы, но и кернообразные столбики, размеры которых по длине больше, чем диаметр шламотранспортной трубы dт. В этом случае столбики при вращении пневмоударника и воздействия потока выхлапываемого воздуха, поступающего по каналам 15, 16 и 18, будут разрушаться в смесительной камере 13 и направляться далее в шламотранспортную трубу 4. Пакер 20 уплотняет пространство между корпусом 1 и скважиной и вся разрушенная порода, собираемая в заборной 12 камере, направляется в смесительную камеру и выносится на поверхность, тем самым обеспечивается 100-ный выход породы и повышается качество опробования при ведении разведочных работ.Compressed air is supplied to the
Предлагаемый кольцевой пневмоударник является универсальный буровой машиной, предназначенной для бурения скважин в песчаных и глинистых породах, илистых отложениях, зонах несцементированных песков и других породах, склонных к обрушению и может найти широкое применение в гидрогеологии и геологоразведке, когда необходимо бурить скважины с нулевой отметки. ЫЫЫ2 The proposed annular hammer is a universal drilling machine designed for drilling wells in sandy and clayey rocks, silty sediments, zones of cementless sands and other rocks prone to collapse and can be widely used in hydrogeology and exploration when it is necessary to drill wells from a zero mark. YYY2
Claims (3)
dп≅dт=(0,4-0,5)D;
L=(1,2-0,4)D,
где dп диаметр центрального отверстия перегородки;
dт внутренний диаметр шламотранспортной трубы;
D и L диаметр и длина смесительной камеры.1. An annular hammer, including a percussion mechanism with an exhaust path to the bottom, a slurry transfer pipe and a drilling tool with a central sludge receiving channel, characterized in that the sludge receiving channel is made with an intake and mixing chambers separated by a partition with a central hole, the diameter of the central opening of the partition, the inner the diameter of the sludge conveyor pipe and the parameters of the mixing chamber are selected from the relations
d p ≅d t = (0.4-0.5) D;
L = (1.2-0.4) D,
where d p the diameter of the Central hole of the septum;
d t inner diameter of the sludge transport pipe;
D and L are the diameter and length of the mixing chamber.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94016138/03A RU2067148C1 (en) | 1994-05-04 | 1994-05-04 | Circular air hammer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94016138/03A RU2067148C1 (en) | 1994-05-04 | 1994-05-04 | Circular air hammer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94016138A RU94016138A (en) | 1996-02-20 |
RU2067148C1 true RU2067148C1 (en) | 1996-09-27 |
Family
ID=20155465
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94016138/03A RU2067148C1 (en) | 1994-05-04 | 1994-05-04 | Circular air hammer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2067148C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2463432C1 (en) * | 2011-04-20 | 2012-10-10 | Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН | Drilling assembly with slime back flush |
-
1994
- 1994-05-04 RU RU94016138/03A patent/RU2067148C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1370218, кл. Е 21 С 3/24, 1988. Авторское свидетельство СССР N 1671836, кл. E 21 С 3/24, 1991. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2463432C1 (en) * | 2011-04-20 | 2012-10-10 | Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН | Drilling assembly with slime back flush |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4819746A (en) | Reverse circulation down-the-hole hammer drill and bit therefor | |
US3970335A (en) | Dual concentric pipes | |
US10280690B2 (en) | Drill head | |
US3416618A (en) | Shrouded bit | |
GB1491393A (en) | Formation sampling apparatus | |
EP0124290B1 (en) | Drilling apparatus | |
US6138777A (en) | Hydraulic underreamer and sections for use therein | |
US5125464A (en) | Drilling device for the study and exploitation of the subsoil | |
US5119891A (en) | Adaptor for drilling strings with controllable air passage | |
RU2067148C1 (en) | Circular air hammer | |
GB2117428A (en) | Improvements in or relating to rotary percussion core hammers | |
US5386878A (en) | Rock boring process and apparatus | |
US4974690A (en) | Adapter for drilling strings with controllable air passage | |
US6223839B1 (en) | Hydraulic underreamer and sections for use therein | |
US6148934A (en) | Coupling piece for use at simultaneous earth and/or rock drilling with an upper rotary percussion device and a lower percussion device | |
US3473618A (en) | Rotary-percussion drill apparatus | |
US3485301A (en) | Method of drilling wells in rock | |
JPH0524314B2 (en) | ||
RU2059783C1 (en) | Shock machine | |
JPH0598885A (en) | Double pipe boring device | |
JPS6286289A (en) | Annular pneumatic hammer device for drilling holes | |
KR960008594Y1 (en) | Drill hammer | |
Teasdale et al. | Wireline-Rotary Air Coring of the Bandelier Tuff, Los Alamos, New Mexico | |
RU2003769C1 (en) | Downhole pneumatic hammer | |
RU2018655C1 (en) | Circuit air hammer for hole drilling |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040505 |