БУРОВАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2008 года по МПК E21B7/02 E21B3/00 E21B15/00 

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к буровым установкам, и может быть использовано в геологоразведке для бурения геофизических и структурно-поисковых скважин на нефть и газ, разведки месторождений твердых полезных ископаемых, строительных материалов и подземных вод, а также бурения водозаборных и взрывных скважин.

Известна буровая установка, содержащая основание, шарнирно установленную на нем мачту в виде прямоугольной рамы, состоящей из двух трубчатых стоек, соединенных верхней и нижней поперечинами, телескопический элемент для изменения ее углового положения, каретку с двигателем и вращателем, подвижно размещенную на стойках мачты, гидроцилиндр перемещения каретки, размещенный между верхней и нижней поперечинами мачты, при этом его гильза жестко закреплена в каретке, а шток соединен с нижней поперечиной (см. патент РФ на изобретение №2249665, 7 Е21В 7/02, «Буровая установка», опубл. 2005.04.10.)

В известной буровой установке каретка перемещается на трубчатых стойках при помощи ползунов, что требует точной обработки стоек, что является трудоемкой операцией, требующей специального оборудования, а также требует строгого соблюдения параллельности стоек и жесткости рамы. Кроме того, в условиях эксплуатации установки попадание пыли между ползунами и стойками приводит к их преждевременному износу.

Известна самоходная буровая установка, содержащая мачту, шарнирно закрепленную на основании с возможностью установки ее в рабочем и транспортном положении, при этом мачта выполнена в виде пустотелой стойки коробчатого сечения и снабжена направляющими для перемещения каретки, несущей на себе вращатель с гидромотором, привод перемещения каретки выполнен в виде гидроцилиндра, шток которого посредством трехрядной цепной передачи, удваивающей его ход, связан с кареткой (см. «Установка буровая самоходная гидрофицированная УБС 100-(01)», Руководство по эксплуатации 01.00.00.000 РЭ, л.67, ОАО «Геомаш», г. Щигры, 2003 г.).

Недостатком известной буровой установки является сложность и высокая металлоемкость мачты и механизма перемещения каретки за счет пятнадцатиметровой втулочно-роликовой цепи и шести звездочек для нее с их осями и подшипниковыми узлами, что ограничивает применение буровой установки в труднодоступных районах и природоохранных зонах.

Наиболее близкой по технической сущности является буровая установка, содержащая основание, шарнирно установленную на нем мачту, выполненную в виде прямоугольной рамы, снабженной направляющими для перемещения по ним с помощью роликов каретки с расположенными на ней вращателем и гидродвигателем, механизм перемещения каретки, снабженный гидроцилиндром и тросово-талевой системой, при этом ролики установлены с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью направляющих, выполненных в виде швеллера (см. «Установка разведочного бурения УРБ 2А-2», Паспорт 2-00-00 ПС 1990 год, ЗАО «Машиностроительный завод им. В.В.Воровского»).

Недостатком известной буровой установки является то, что в процессе ее эксплуатации происходит износ рабочих поверхностей роликов каретки и направляющих мачты в месте их контакта, что вызывает появление между ними люфтов и, как следствие, смещение вращателя, установленного на каретке, к выходному валу которого присоединен буровой инструмент. Это приводит к перекосу вращателя, вызывая деформацию бурового инструмента, что может вызвать усталостный излом выходного вала вращателя или бурового инструмента. Указанный недостаток каретки снижает надежность работы буровой установки в целом.

Кроме того, расположение роликов с внутренней стороны направляющих при возникновении зазора между ними вызывает дополнительные нагрузки на мачту за счет увеличения вибрационных колебаний тележки.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение надежности работы буровой установки за счет регулирования прижима роликов каретки к направляющим мачты и точного соблюдения в процессе бурения соосности выходного вала вращателя и бурового инструмента с отверстием стола и скважины.

Указанный технический результат достигается тем, что в буровой установке, содержащей основание, шарнирно установленную на нем и выполненную в виде прямоугольной рамы мачту с направляющими, подвижно установленную на них посредством роликов каретку с расположенными на ней вращателем и гидродвигателем, механизм перемещения каретки, согласно изобретению каретка снабжена кронштейнами, в которых на осях закреплены ролики, расположенные с наружных сторон противоположных полок направляющей, а также средством регулирования осевого расстояния между роликами, выполненным в виде установленной на оси ролика втулки с эксцентрично расположенными относительно друг друга наружной и внутренней поверхностями, и крышки, фиксирующей положение втулки, при этом крышка снабжена конусным отверстием, а втулка снабжена конусным выступом.

Наличие у каретки кронштейнов позволяет расположить ролики с наружных сторон противоположных полок направляющих, и за счет охвата роликами направляющей с двух сторон сделать соединение мачты с тележкой более жестким в поперечном сечении мачты, что снижает вибрационные нагрузки на мачту. Кроме того, предлагаемое крепление роликов обеспечивает распределение нагрузки на кручение от вращателя на две полки направляющей, что также значительно снижает осевые и изгибающие нагрузки на мачту и повышает надежность работы буровой установки.

Наличие у каретки средства регулирования осевого расстояния между смежными роликами, выполненного в виде втулки, наружная поверхность которой выполнена эксцентрично относительно ее внутренней поверхности, взаимодействующей с осью ролика, позволяет в случае износа контактных поверхностей направляющих и роликов избежать образования люфтов между ними путем поджатия роликов к направляющим, что постоянно обеспечивает соосность выходного вала вращателя и бурового инструмента. Это в значительной мере повышает надежность работы буровой установки.

Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «новизна».

Заявляемые существенные признаки изобретения, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного выполнения изобретения.

На фиг.1 изображен общий вид буровой установки.

На фиг.2 изображен вид А-А фиг.1 (вращатель и гидродвигатель условно не показаны).

На фиг.3 изображен вид Б-Б фиг.2.

Буровая установка содержит основание 1, шарнирно установленную на нем и выполненную в виде прямоугольной рамы мачту 2, снабженную направляющими 3, выполненными в виде швеллера, для перемещения каретки 4 с расположенными на ней вращателем 5 и гидродвигателем 6.

Каретка 4 снабжена выполненными в виде пластин кронштейнами 7 с закрепленными в них на осях 8 через подшипники 9 роликами 10, попарно расположенными с наружных сторон каждой направляющей 3. Каретка 4 также снабжена средством регулирования осевого расстояния между смежными роликами 10, выполненным в виде втулки 11, установленной в кронштейне 7 и закрепленной на оси 8 гайкой 12. Втулка 11 зафиксирована в определенном положении крышкой 13 при помощи винтов 14. Наружная цилиндрическая поверхность втулки 11, взаимодействующая с кронштейном 7, и ее внутренняя поверхность, взаимодействующая с осью 8 ролика 10, выполнены эксцентрично относительно друг друга. При этом втулка 11 снабжена конусным выступом 15, взаимодействующим с конусным отверстием крышки 13.

Механизм перемещения каретки 4 выполнен в виде гидроцилиндра 16, шток которого посредством талевой системы 17 связан с кареткой 4. Каретка 4 содержит также четыре вспомогательных ролика 18, оси которых расположены перпендикулярно осям 8 роликов 10. На основании 1 расположен гидроцилиндр 19 для подъема и опускания мачты 2 и замок 20 для фиксирования мачты 2 в рабочем положении.

Буровая установка работает следующим образом. Устанавливают мачту 2 в рабочее вертикальное положение гидроцилиндром 19 и фиксируют ее замком 20. Запускают гидродвигатель 6 для привода вращателя 5 и включают насос гидросистемы (не показан), приводящий в действие механизм перемещения каретки 4, совершающей возвратно-поступательное движение по направляющим 3 вдоль мачты 2. В результате постоянного длительного контакта роликов 10 с направляющими 3 происходит износ их рабочих поверхностей, и могут образоваться зазоры между роликами 10 и направляющими 3. Для исключения между роликами 10 и направляющими 3 зазоров, приводящих к смещению оси рабочего инструмента относительно оси отверстия стола и скважины, проводят регулирование положения роликов 10 относительно наружных поверхностей полок направляющей 3. Для этого ослабляют винты 14, поворачивают втулку до выбора зазора и прижима ролика 10 к направляющей 3. После чего затягивают винты 14, фиксируя крышкой 13 втулку 11 в нужном положении.

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к буровым установкам, и может быть использовано в геологоразведке для бурения геофизических и структурно-поисковых скважин. Установка содержит основание, шарнирно установленную на нем и выполненную в виде прямоугольной рамы мачту, снабженную направляющими (3), выполненными в виде швеллера, для перемещения каретки (4). Каретка (4) снабжена кронштейнами (7) с закрепленными в них на осях (8) через подшипники (9) роликами (10), попарно расположенными с наружных сторон полок каждой направляющей (3). Каретка (4) также снабжена средством регулирования осевого расстояния между смежными роликами (10), выполненным в виде втулки (11) с эксцентрично расположенными относительно друг друга наружной и внутренней поверхностями, установленной на оси (8) в кронштейне (7) и зафиксированной в определенном положении крышкой (13), выполненной с конусным отверстием. Втулка (11) снабжена конусным выступом (15), взаимодействующим с конусным отверстием крышки (13). Обеспечивает повышение надежности работы буровой установки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Буровая установка, содержащая основание, шарнирно установленную на нем и выполненную в виде прямоугольной рамы мачту с направляющими, подвижно установленную посредством роликов каретку с расположенными на ней вращателем и гидродвигателем, механизм перемещения каретки, отличающаяся тем, что каретка снабжена кронштейнами, в которых на осях закреплены ролики, расположенные с наружных сторон полок каждой направляющей, а также средством регулирования осевого расстояния между роликами, выполненным в виде установленной на оси ролика втулки с эксцентрично расположенными относительно друг друга наружной и внутренней поверхностями, и крышки, фиксирующей положение втулки.2. Буровая установка по п.1, отличающаяся тем, что крышка снабжена конусным отверстием, а втулка снабжена конусным выступом.