БУРОВОЙ СТАНОК Российский патент 2005 года по МПК E21B3/00 E21B7/02 E21B19/86 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к буровым станкам, и может быть использовано для бурения скважин и шпуров различного назначения.

Известен буровой станок, включающий транспортную базу, мачту с упорами в верхней связи, подвижный вращатель с направляющими, на которых, посредством элементов крепления, установлены параллельно продольной оси мачты и поверхности направляющих силовые цилиндры подачи (гидроплунжеры), ориентированные своими штоками для взаимодействия с упорами верхней связи мачты, буровой став, подъемную лебедку, канат и канатные блоки (см. М.С.Сафохин, Б.А.Катанов. Машинист бурового станка на карьере. - М.: Недра, 1984. - С.22, 308 с.). Станок позволяет одинаково успешно бурить разные по крепости породы, используя для этого свободную или принудительную (при помощи силовых цилиндров - плунжеров подачи, выдвигающихся до упора в верхнюю связь мачты) подачу вращателя со ставом на забой.

Недостаток этого решения заключается в низкой производительности при бурении крепких пород большой мощности в связи с использованием полного хода штоков силовых цилиндров подачи, упирающихся в специальные упоры в верхней связи мачты станка, что требует ожидания холостого хода штоков (втягивание под собственным весом) для осуществления процесса переподъема вращателя при наращивании очередных звеньев става.

Наиболее близким является буровой станок, включающий транспортную базу, мачту с упорами в верхней связи, подвижный вращатель с направляющими, на которых выполнены кронштейны и закреплены цилиндры управления, связанные своими штоками с силовыми цилиндрами подачи, которые посредством элементов крепления связаны с направляющими вращателя при помощи осей, размещенных перпендикулярно поверхностям направляющих, установлены параллельно продольной оси мачты и поверхности направляющих, ориентированы своими штоками для взаимодействия с упорами в верхней связи мачты и имеют возможность перемещения относительно направляющих вращателя и вывода штоков за упоры верхней связи мачты, буровой став, подъемную лебедку, канат и канатные блоки (Патент РФ, №2188294, кл. Е 21 В 3/00, 7/02, 19/086, 2001 г.)

Станок позволяет повысить производительность бурения вертикальных скважин в крепких породах большой мощности за счет снижения вспомогательных операций вследствие возможности вывода штоков силовых цилиндров подачи, препятствующих переподъему вращателя при наращивании очередных звеньев става, за упоры верхней связи.

Недостатком этого решения является снижение производительности бурения наклонных скважин, т.к в этом случае увеличивается время ожидания потери контакта штоков силовых цилиндров подачи с упорами в верхней связи мачты, что является необходимым условием для включения цилиндров управления и вывода штоков силовых цилиндров подачи за упоры верхней связи.

Заявляемое техническое решение направлено на повышение производительности бурения наклонных скважин путем снижения времени вспомогательных операций при наращивании очередных звеньев бурового става.

Это достигается тем, что в буровом станке, включающем транспортную базу, мачту с упорами в верхней связи, подвижный вращатель с направляющими, на которых выполнены кронштейны и закреплены цилиндры управления, связанные своими штоками с силовыми цилиндрами подачи, которые посредством элементов крепления связаны с направляющими вращателя при помощи осей, размещенных перпендикулярно поверхностям направляющих, установлены параллельно продольной оси мачты и поверхности направляющих, ориентированы своими штоками для взаимодействия с упорами в верхней связи мачты и имеют возможность перемещения относительно направляющих вращателя и вывода штоков за упоры верхней связи мачты, буровой став, подъемную лебедку, канат и канатные блоки, оси и сопрягаемые с ними поверхности элементов крепления силовых цилиндров подачи выполнены коническими, при этом штоки цилиндров управления повернуты в направлении упоров верхней связи на угол, равный половине угла уклона конических поверхностей.

На фиг.1 показан общий вид бурового станка (момент окончания наклонного бурения на глубину одного звена става); на фиг.2 - то же, момент подъема вращателя при наращивании става; на фиг.3 - общий вид вращателя с механизмом управления силовыми цилиндрами подачи.

Буровой станок включает транспортную базу 1, мачту 2 с упорами 3 в верхней связи 4, подвижный вращатель 5 с направляющими 6, на которых выполнены кронштейны 7 и закреплены цилиндры управления 8, связанные своими штоками 9 с силовыми цилиндрами подачи 10, которые посредством элементов крепления 11 связаны с направляющими 6 вращателя 5 при помощи осей 12, размещенных перпендикулярно поверхностям направляющих 6, установлены параллельно продольной оси мачты 2 и поверхности направляющих 6, ориентированы своими штоками 13 для взаимодействия с упорами 3 верхней связи 4 мачты 2, и имеют возможность перемещения относительно направляющих 6 вращателя 5 и вывода штоков 13 за упоры 3 верхней связи 4 мачты 2, буровой став 14, подъемную лебедку 15, канат 16 и канатные блоки 17. При этом оси 12 и сопрягаемые с ними поверхности элементов крепления 11 силовых цилиндров подачи 10 выполнены коническими, а штоки 9 цилиндров управления 8 повернуты в направлении упоров 3 в верхней связи 4 на угол, равный половине угла уклона конических поверхностей.

Станок работает следующим образом.

В начале бурения штоки 13 силовых цилиндров подачи 10 полностью втянуты, а сами цилиндры подачи 10 посредством элементов крепления 11 и 4 осей 12 прижаты к поверхностям направляющих 6 подвижного вращателя 5 при помощи штоков 9 цилиндров управления 8. Подвижный вращатель 5 при помощи подъемной лебедки 15 и каната 16 через канатные блоки 17 поднят в крайнее верхнее положение. Втянутые штоки 13 силовых цилиндров подачи 10 находятся напротив упоров 3 верхней связи 4 мачты 2. После установки звена бурового става 14 во вращатель 5 осуществляется свободная подача вращающегося бурового става 14 на забой и производится собственно процесс бурения.

При наклонном бурении крепких пород штоки 13 силовых цилиндров подачи 10 выдвигаются и упираются своими торцами в упоры 3 верхней связи 4 мачты 2, создавая дополнительное осевое давление на забой. После бурения на полную длину одного звена става 14 полости силовых цилиндров подачи 10 соединяются со сливной магистралью, при этом штоки 9 цилиндров управления 8, повернутые на угол, равный половине угла уклона конических поверхностей осей 12 и элементов крепления 11 силовых цилиндров 10, практически одновременно с отключением силовых цилиндров 10 перемещают последние посредством элементов крепления 11 по коническим осям 12, отводя штоки 13 за упоры 3 верхней связи 4, что позволяет осуществлять быстрый подъем вращателя 5 на полную длину очередного звена става 14 и его последующее наращивание, в процессе которого штоки 13 силовых цилиндров подачи 10 успевают полностью втягиваться, т.е. не препятствуют перемещению вращателя 5 даже на полный ход.

Перед началом бурения очередного звена става 14 штоки 9 цилиндров управления 8 перемещают по коническим осям 12 посредством элементов крепления 11 силовые цилиндры подачи 10 и прижимают последние к направляющим 6 вращателя 5, после чего процесс бурения возобновляется.

Предлагаемое техническое решение за счет наличия конических осей и сопрягаемых с ними конических поверхностей элементов крепления силовых цилиндров подачи, а также поворота цилиндров управления в направлении упоров в верхней связи на угол, равный половине угла уклона конических поверхностей, позволяет при бурении станком как вертикальных, так и наклонных скважин быстро и гарантированно исключить контакт поверхностей упоров в верхней связи мачты со штоками силовых цилиндров подачи при перемещении последних по осям, что не только уменьшает время вспомогательных операций и повышает производительность бурения скважин, но и исключает изгибные нагрузки на штоки силовых цилиндров подачи и увеличивает их долговечность.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к буровым станкам. Буровой станок включает транспортную базу, мачту с упорами в верхней связи, подвижный вращатель с направляющими, на которых выполнены кронштейны и закреплены цилиндры управления, связанные своими штоками с силовыми цилиндрами подачи, которые посредством элементов крепления связаны с направляющими вращателя при помощи осей, размещенных перпендикулярно поверхностям направляющих, установлены параллельно продольной оси мачты и поверхности направляющих, ориентированы своими штоками для взаимодействия с упорами верхней связи мачты и имеют возможность перемещения относительно направляющих вращателя и вывода штоков за упоры верхней связи мачты, буровой став, подъемную лебедку, канат и канатные блоки. Оси и сопрягаемые с ними поверхности элементов крепления силовых цилиндров подачи выполнены коническими. Штоки цилиндров управления повернуты в направлении упоров верхней связи на угол, равный половине угла уклона конических поверхностей. Производительность бурового станка при бурении наклонных скважин в крепких породах повышается за счет снижения времени вспомогательных операций при наращивании очередных звеньев бурового става. 3 ил.

Буровой станок, включающий транспортную базу, мачту с упорами в верхней связи, подвижный вращатель с направляющими, на которых выполнены кронштейны и закреплены цилиндры управления, связанные своими штоками с силовыми цилиндрами подачи, которые посредством элементов крепления связаны с направляющими вращателя при помощи осей, размещенных перпендикулярно поверхностям направляющих, установлены параллельно продольной оси мачты и поверхности направляющих, ориентированы своими штоками для взаимодействия с упорами верхней связи мачты и имеют возможность перемещения относительно направляющих вращателя и вывода штоков за упоры верхней связи мачты, буровой став, подъемную лебедку, канат и канатные блоки, отличающийся тем, что оси и, сопрягаемые с ними, поверхности элементов крепления силовых цилиндров подачи выполнены коническими, при этом штоки цилиндров управления повернуты в направлении упоров верхней связи на угол, равный половине угла уклона конических поверхностей.