СПОСОБ ПРОХОДКИ КРИВОЛИНЕЙНОЙ СКВАЖИНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК E02F5/18 E21B7/00 

Изобретение относится к строительной технике, в частности, к устройствам ударного действия для образования скважин в уплотняемых грунтах.

Недостатком подобных ударных устройств, типа пневмопробойников, является отклонение их от заданного направления вследствие неоднородности грунта и неточности наведения на цель.

Известно устройство для искривления скважин [1] состоящее из присоединяемого к передней части пневмопробойника отклоняющего клина. Клин выполнен с продольным пазом на скошенной поверхности и закреплен на пневмопробойнике центрирующим разрезным кольцом. Искривление скважины устройством достигается следующим способом. Пневмопробойником пробивают глухую скважину до места предполагаемого ее искривления. Затем пневмопробойник реверсируют, возвращают из скважины на дневную поверхность, монтируют на нем отклоняющий наконечник-клин, ориентируют его скошенной частью в нужном направлении и вновь запускают в скважину. Продвигаясь по скважине, пневмопробойник перемещает клин. По достижении конца ранее пробитой скважины клин упирается в ее торец. Под действием ударов ударника разрезное кольцо освобождает пневмопробойник и он скользит по продольному пазу клина, изменяя направление движения и образуя искривленную в заданном направлении скважину. Клин остается в скважине и на поверхность не извлекается.

Такому устройству и способу искривления скважины присущи недостатки: скорректировать направление или искривить скважину возможно только один раз; способ корректировки направления включает многочисленные, в т.ч. такие трудоемкие операции, как возврат пневмопробойника на поверхность и присоединение к нему клина; после искривления скважины вернуть пневмопробойник на поверхность путем его реверсирования невозможно.

Кроме того, при проходе скважин в слабых грунтах их сопротивление движению клина бывает недостаточным для отсоединения пневмопробойника от клина и, наоборот, в крепких грунтах их разъединение может произойти ранее намеченной точки.

Наиболее близким прототипом заявляемому является устройство [2] состоящее из пневмопробойника, жестко присоединенного к нему переходника и отклоняющего клина, шарнирно укрепленного на переходнике. На переходнике имеется упор и храповый механизм, ограничивающие поворот клина относительной переходника.

Устройство работает следующим образом. Как и в предыдущем случае, вначале пневмопробойником без отклоняющего клина пробивают глухую скважину, затем пневмопробойник реверсируют, возвращают на дневную поверхность, а в скважину запускают другой пневмопробойник с заранее смонтированным на нем отклоняющим клином. При встрече с торцом ранее пройденной скважины отклоняющий клин, вследствие ударного взаимодействия его скошенной части с грунтом, поворачивается до тех пор, пока не соприкоснется с упором на переходнике, после чего все устройство вместе с пневмопробойником движется по неизменяемой криволинейной траектории, т. к. отклоняющий клин жестко фиксируется в единственном положении относительно переходника. К числу недостатков устройства и способа его применения относятся: многооперационность и трудоемкость процессе подготовки к искривлению скважины; возможность искривления или корректировки траектории скважины только в одном направлении с постоянной кривизной и один раз за проходку; необходимость применения 2-х пневмопробойников; невозможность реверсирования пневмопробойника после поворота отклоняющего клина.

Техническая задача, решаемая в предполагаемом изобретении, заключается в повышении производительности, точности и длины проходимых скважин путем создания управляемых пневмопробойников. Это достигается тем, что в устройстве, включающем пневмопробойник и наконечник, отклонение наконечника в нужную сторону производится непосредственно в скважине путем кратковременного реверсирования хода пневмопробойника с прямого хода на обратный и снова на прямой. При этом изменяется точка приложения ударного импульса, передаваемого пневмопробойником наконечнику.

Связь между пневмопробойником и наконечником выполнить в виде, по крайней мере, двух храповых механизмов. Такое выполнение устройства позволяет изменить взаимное положение наконечника и пневмопробойника при необходимости искривления скважины.

Целесообразно храповые механизмы составить из наконечника, упорного диска, установленного между наконечником и пневмопробойником, а также гайки, установленной на пике пневмопробойника. При таком выполнении устройства достигается многофункциональное конструктивное использование основных деталей устройства пневмопробойника и наконечника. При этом пневмопробойник используется в качестве силового рабочего привода для поворота наконечника, что исключает необходимость в применении каких-либо специальных механизмов для выполнения этой операции.

Необходимо пневмопробойник снабдить цилиндрической пикой с винтовой нарезкой, образующей винтовую пару с гайкой, входящей в состав храпового механизма. Такое выполнение устройства позволяет обеспечить вращение упорного диска при реверсировании хода пневмопробойника.

Целесообразно упорный диск выполнить с выступами, торцовая плоскость которых наклонена к второй торцовой плоскости его под углом. Такое выполнение устройства позволяет изменить угол между осями наконечника и пневмопробойника в процессе проходки скважины.

Наковальню наконечника выполнить с гнездами для размещения выступов упорного диска. Такое выполнение устройства позволяет совместить оси наконечника и пневмопробойника после каждой операции по изменению направления проходки скважины.

На фиг. 1 показан продольный разрез устройства и пневмопробойника при положении наконечника, соответствующем проходке прямолинейного участка скважины; на фиг. 2 то же при наконечнике, повернутом вниз; на фиг. 3 вид по А-А фиг. 1, на фиг. 4 вид по В-В фиг. 1.

Устройство состоит из наконечника 1 с ребрами 2, зубьями 3, упорами 4, 5 и гнездами 6 / на фиг. 1 положение верхнего гнезда показано условно/; упорного диска 7 со скошенными выступами 8, буртом 9 и призматическим и защелками 10 с пружинами сжатия 11, гайки 12 с зубьями 13 и пружиной сжатия 14, монтированных на пике 15 корпуса пневмопробойника 16, имеющего бурь 17. В корпусе пневмопробойника расположены ударник 18, воздухораспределительный патрубок 19 и гайка 20.

Наконечник 1 с зубьями 3, упорный диск 7 с защелками 10, пружинами 11 и гайка 12 с зубьями 13 образуют два храповых механизма. Пика 15 и гайка 12 имеют винтовую нарезку. Направления вращения гайки 12 и диска 7 при относительном возвратно-поступательным перемещении гайки 12 и пики 15 показано на фиг. 4 стрелками.

Внутри наконечника 1, образована наковальня 21 с гнездами 6, по которой наносятся удары пневмопробойника при искривлении скважины.

Устройство работает следующим образом. При проходке прямолинейного участка скважин оси наконечника 1 и пневмопробойника совпадают. Ударные импульсы от пневмопробойника передаются наконечнику через бурт 5. В случае необходимости искривления скважины реверсируют ход пневмопробойника. При этом наконечник остается на месте, а пневмопробойник вместе с гайкой 12 и диском 7 перемещаются назад; внешние призматические защелки 10 скользят во впадинах зубьев 3. В момент, когда сомкнуться упоры 9 и 4 скошенные выступы 8 из гнезд 6 и при дальнейшем движении пневмопробойника назад гайка 12 вместе с диском 7 повернется на некоторый угол так, что выступы 8 окажутся в промежутках между гнездами. Поворот гайки 12 и диска 7 ограничен величиной возможного относительного перемещения пневмопробойника и наконечника 1 промежутком между упорами.

При последующем перемещении пневмопробойника вперед гайка 12 повернется относительно диска 7 на один зуб храповика, наиболее высокий выступ 8 войдет в контакт с плоскостью А-А наковальни 21 / между впадинами 6/. В этом случае ударные импульсы от пневмопробойника будут передаваться на наконечник не по центру, что приведет к его отклонению. Отклонение будет продолжаться до тех пор, пока все сношенные выступы не совместяться с плоскостью А-А наковальни /см. фиг. 2/. Для приведения наконечника в исходное /центральное/ положение необходимо вновь реверсировать пневмопробойник.

При четырех выступах на диске 7 и четырех гнездах на наковальне наконечника 21 последний может быть отклонен вниз, влево, вверх, вправо.

Использование: способ проходки криволинейной скважины и устройство для его осуществления относятся к области строительной техники и предназначено для проходки скважин в грунте при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций. Сущность изобретения: техническая задача, решаемая в предлагаемом изобретении, заключается в повышении производительности, точности и длины проходимых скважин, в расширении области применения пневмопробойников. Это достигается тем, что в устройстве, состоящем из пневмопробойника и наконечника, отклонение наконечника в нужную сторону производится непосредственно в скважине путем кратковременного реверсирования хода пневмопробойника с прямого на обратный и снова на прямой ход посредством храпового механизма. При повороте изменяется точка приложения ударного импульса, передаваемого пневмопробойником наконечнику. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ проходки криволинейной скважины, включающий размещение в скважине пневмопробойника с отклоняющим наконечником и приложение с последнему ударных импульсов, отличающийся тем, что для изменения траектории движения пневмопробойник связывают посредством по крайней мере двух храповых механизмов с отклоняющим наконечником и осуществляют поворот последнего путем кратковременного реверсирования хода пневмопробойника. 2. Устройство для осуществления способа проходки криволинейной скважины, включающее пневмопробойник и отклоняющий наконечник, отличающееся тем, что наконечник снабжен размещенными в нем упорными диском и гайкой, образующими совместно с наконечником храповые механизмы, а пневмопробойник пикой, на которой установлена упомянутая гайка, образующая с пикой винтовую пару, при этом упорный диск имеет скошенные выступы, торцевая плоскость которых наклонена к оси пневмопробойника под некоторым углом, а отклоняющий наконечник гнезда для размещения в последних упомянутых выступов.