БУРОВОЙ КОМПЛЕКС Российский патент 2009 года по МПК E21B7/02 

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано в строительстве для бурения круглых скважин в грунте под железобетонные опоры, набивные сваи и т.д., а также для бурения наклонных и горизонтальных скважин средней протяженности.

В настоящее время как в отечественной, так и в зарубежной практике наблюдается тенденция создания малогабаритного мобильного бурового оборудования, обусловленная большим объемом проведения выработок малых площадей сечений, особенно в горных местах и местах со сложным рельефом, где невозможно установить обычную крупногабаритную буровую технику.

При этом одной из основных задач при разработке малогабаритного мобильного бурового оборудования является создание сборно-разборных буровых комплексов с возможностью установки автономных от транспортной базы буровых вышек при одновременном создании малогабаритных устройств для установки буровых вышек в рабочее положение.

Одним из основных требований к устройствам выставки буровой вышки из транспортного положения в рабочее является обеспечение требуемой точности и оперативности установки буровой вышки с расположенным на ней буровым инструментом при одновременном обеспечении минимизации их габаритов, снижении веса, обеспечении возможности оперативной сборки-разборки их основных узлов с возможностью автономной установки буровой вышки.

Известно устройство для бурения скважин, содержащее базовую машину со стрелой, буровую мачту с рабочим органом, при этом стрела базовой машины имеет механизм стыковки мачты с данной стрелой, а мачта выполнена с возможностью ее раздельной установки от стрелы (Патент РФ №2041334, Е21В 7/24, 1995 г.).

В данном устройстве для бурения скважин за счет выполнения буровой мачты раздельной от стрелы базовой машины обеспечена определенная автономность установки буровой мачты в рабочее положение, однако эта автономность может быть обеспечена только в пределах проходимости базовой машины, а также в пределах досигаемости стрелы базовой машины, что составляет всего несколько метров, что не позволяет использовать данное устройство для работы в труднодоступных местах и местах со сложным рельефом местности.

Кроме того, оно не обеспечивает достаточную точность установки буровой мачты в рабочее положение.

Известна также мобильная буровая установка, содержащая транспортную базу с размещенной на ней в транспортном положении буровой мачтой с рабочим инструментом, при этом буровая мачта закреплена на транспортной базе посредством устройства перевода и установки мачты с консольной платформой, буровая мачта выполнена съемной и имеет три ловителя типа крюк-петля для ориентации и фиксации буровой мачты, основание которой снабжено, как минимум, четырьмя опорами, закрепленными с возможность поворота и фиксации в рабочем и транспортном положении (Патент РФ №2190076, Е21В 7/02, 2002 г.).

Известен буровой комплекс, содержащий транспортную базу с размещенной на ней в транспортном положении буровой мачтой, снабженной средством для установки бурового инструмента и перевода и установки мачты из транспортного положения в рабочее, выполненный сборно-разборным (Ребрик Б.М. Справочник по бурению инженерно-геологических скважин. М.: "Недра", 1983 г., с.101-103).

Данный буровой комплекс выбран в качестве прототипа.

Конструктивное выполнение данной мобильной буровой установки позволяет устанавливать несколько буровых мачт, используя одну транспортную базу, однако установка буровой мачты может быть обеспечена только в непосредственной близости от транспортной базы, что не позволяет использовать данную установку для работы в труднодоступных местах и местах со сложным рельефом местности.

Значительные габариты и вес механизма перевода и установки мачты и основания буровой мачты данной установки также не позволяют использовать данную установку в горных местах и местах со сложным рельефом, что сужает ее сферу применения.

Кроме того, конструкция перевода и установки мачты данной установки не позволяет с достаточной точностью и оперативностью осуществлять точную установку буровой мачты.

Техническим результатом настоящего изобретения является уменьшение времени монтажа-демонтажа бурового комплекса при одновременном расширении сферы его применения за счет обеспечения его установки в труднодоступных местах и местах со сложным рельефом местности, а также уменьшение его веса и габаритов, повышение точности и обеспечение оперативности установки.

Задачей настоящего изобретения является создание малогабаритного самоходного бурового комплекса, выполненного в виде сборно-разборной конструкции с возможностью установки его в труднодоступных местах и местах со сложным рельефом местности при одновременном обеспечении точности и оперативности установки буровой мачты.

Указанная выше задача решена за счет того, что буровой комплекс содержит транспортную базу с размещенной на ней в транспортном положении буровой мачтой, снабженной средством для установки бурового инструмента и перевода и установки мачты из транспортного положения в рабочее, и выполнен сборно-разборным, причем он снабжен отдельной дополнительной буровой мачтой с приводом вращения и дополнительным устройством монтажа и установки, при этом буровая и дополнительная мачты снабжены лафетом и посадочными местами для их крепления посредством фиксаторов точной посадки.

Устройство для крепления дополнительной буровой мачты снабжено лапами, установленными на тарельчатых опорах, и линейными механизмами, выполненными с возможностью регулирования их длины, при этом один конец каждого линейного механизма жестко закреплен на соответствующей лапе, а другой на лафете, причем по меньшей мере одна из лап выполнена телескопической с возможностью изменения ее длины.

Фиксатор точной посадки выполнен съемным и снабжен резьбовым соединением с посадочным местом в виде шайбы с ответной вогнутой посадочной поверхностью и боковой прорезью для размещения ножки резьбового соединения.

Приведенное выше конструктивное выполнение бурового комплекса позволило значительно уменьшить его вес и сократить габариты, что обеспечило возможность его использования на малых площадях, в горных местах и местах со сложным рельефом при одновременном обеспечении высоких параметров бурения, в частности глубины бурения и диаметра бурения.

Кроме того, выполнение бурового комплекса в виде сборно-разборной конструкции с посадочными местами и использованием съемных фиксаторов точной посадки обеспечило возможность быстрой разборки бурового комплекса, в частности съема с транспортной базы буровой мачты, доставки ее к труднодоступному месту бурения на небольшом транспортном средстве или вручную и установки ее при помощи автономного устройства перевода и установки мачты на данном месте бурения.

Для более подробного раскрытия настоящего изобретения далее приводится описание конкретных возможных его вариантов исполнения с соответствующими чертежами.

Фиг.1 - общий вид бурового комплекса, выполненного согласно изобретению.

Фиг.2 - общий вид буровой мачты, установленной на автономном устройстве с увеличенным фрагментом соединения при помощи посадочного места и фиксатора точной посадки, выполненных согласно изобретению.

Фиг.3 - вид сверху на буровую мачту, установленную на автономном устройстве монтажа и установки отдельной буровой мачты с вращателем, выполненным согласно изобретению.

Фиг.4 - общий вид фиксатора точной посадки, выполненного согласно изобретению.

Фиг.5 - шайба с посадочным местом и прорезью.

Буровой комплекс (см. Фиг.1, 2) содержит буровую мачту 1 с размещенным на ней средством 2 для установки бурового инструмента. Буровая мачта 1 размещена на транспортной базе 3, в качестве которой может использоваться гусеничный минитранспортер, многоосное шасси или другое аналогичное транспортное средство. Между транспортной базой 3 и буровой мачтой 1 расположено устройство установки 4 буровой мачты 1, которое устанавливает буровую мачту 1 из транспортного положения в рабочее и обеспечивает точную установку буровой мачты 1 на месте бурения. Устройство 4, с одной стороны, закреплено на транспортной базе 3 при помощи гидроротора 5, а с другой стороны, - на буровой мачте 1 при помощи фиксаторов точной посадки 6, которые установлены в посадочных местах 7 на лафете 8 устройства установки 4 и буровой мачте 1.

В предпочтительном варианте выполнения фиксаторы точной посадки 6 содержат (см. Фиг.4) болт 9 с закрепленной на нем гайкой 10, на торце которой имеется выпуклая посадочная поверхность, при этом другой скрепляемый элемент содержит посадочное место 7 (см. Фиг.5), представляющее собой шайбу 11 с ответной вогнутой посадочной поверхностью и боковой прорезью 12 для размещения ножки болта 9. В одном из посадочных мест 7 заранее устанавливают фиксатор точной посадки 6 с болтом 9 и гайкой 10. Для осуществления прочного соединения необходимо просто надеть на болт соединяемую деталь с посадочным местом 7, после чего затянуть гайку 10.

Такое соединение при помощи фиксаторов точной посадки 6 значительно упрощает процесс монтажа-демонтажа бурового комплекса и позволяет без подготовительных работ произвести съем буровой мачты 1 бурового комплекса для установки ее в труднодоступном для транспортной базы 3 месте на значительном расстоянии от транспортной базы 3, например на склонах крутизной 45 градусов, в подвалах с высотой потолка от пола от 2 метров, везде, где нет возможности применить крупногабаритную технику.

В данном случае буровая дополнительная мачта 22 (см Фиг.2) устанавливается на автономном устройстве 16, обеспечивающем монтаж и установку отдельной дополнительной буровой мачты 22 с вращателем, которое позволяет точно и оперативно установить дополнительную буровую мачту 22 в рабочее состояние в труднодоступном месте на значительном расстоянии от транспортной базы 3.

В предпочтительном варианте выполнения устройство 4 перевода и установки буровой мачты 1 содержит лафет 8 с, по меньшей мере, одним посадочным местом 7 для крепления с буровой мачтой 1, а также гидроротор 5, закрепленный на транспортной базе 3 и выполненный с возможностью углового поворота на 125 градусов в разные стороны от продольной оси транспортной базы 3, подвижную каретку 13 с выносными консолями, закрепленную с возможностью продольного перемещения на гидророторе 5, осевое сочленение, один конец которого установлен на каретке 13, а другой закреплен на подвижном роторе 14, размещенном на лафете 8, при этом имеются четыре гидроцилиндра 15, выполненные с возможностью регулировки их длины, первый из которых одним концом установлен на гидророторе 5, а другим на конце каретки 13 вблизи осевого сочленения, второй одним концом установлен на лафете 8, а другим на подвижном роторе 14, при этом одни концы третьего и четвертого гидроцилиндров 15 установлены на консолях каретки 13, а их другие концы закреплены на установочном лафете 8.

В предпочтительном варианте выполнения автономное устройство монтажа и установки отдельной автономной дополнительной буровой мачты с вращателем (см. Фиг.2) содержит лафет 8, имеющий, по меньшей мере, одно посадочное место 7 (см. Фиг.4) для крепления с дополнительной буровой мачтой 22 посредством фиксатора точной посадки 6, три лапы 17, каждая из которых установлена на тарельчатой опоре 18, и три линейных механизма 19, выполненных с возможностью регулирования их длины, при этом один конец каждого из линейных механизмов 19 жестко закреплен на соответствующей лапе 17, а другой конец каждого линейного механизма 19 закреплен на лафете 8, при этом, по меньшей мере, одна из лап 17 имеет телескопическое соединение 20, выполненное с возможностью изменения его длины.

Для бурения скважин средней глубины от 9 до 30 метров на буровой мачте 1 может быть установлена мачта лебедки 21 для перемещения грузов, имеющая, по меньшей мере, одно посадочное место 7 (на фиг.1 не показано) для установки ее в верхней части буровой мачты 1 посредством фиксаторов точной посадки 6.

Мачта лебедки 21 имеет регулируемый угол наклона и в собранном состоянии имеет высоту от земли до ее верхней точки около 5,5 метров с учетом того, что высота буровой мачты 1 составляет 2 метра, что позволяет устанавливать в скважину металлокаркас длиной до 10 метров и весом до 500 кг.

Мачта лебедки 21 позволяет устанавливать рабочий инструмент, в частности шнеки для бурения, в средство 2 для установки бурового инструмента, а также производить разгрузку строительных материалов и устанавливать их в скважины, что значительно увеличивает производительность труда.

Кроме того, буровой комплекс, кроме съемной буровой мачты 1, может иметь, по меньшей мере, одну дополнительную буровую мачту 22 (см. фиг.2), которая может быть установлена автономно на устройстве 16 в труднодоступном для транспортной базы 3 месте, которое может быть расположено на большом расстоянии от транспортной базы 3. В данном случае не требуется съем буровой мачты 1 с транспортной базы 3 и буровые работы могут вестись сразу в нескольких местах как с использованием буровой мачты 1, так и с использованием дополнительных мачт 22, установленных на автономных устройствах 16.

Дополнительная мачта 22 может иметь, по меньшей мере, одно посадочное место 7 для крепления с устройством 16 посредством фиксатора точной посадки 6.

Для более надежной фиксации буровой мачты 1 и дополнительной мачты 22 на месте бурения лафет 8 устройства перевода и установки мачты 4 автономного устройства 16 имеет упор 23, выполненный в виде шипа (см. Фиг.1).

Работа бурового комплекса осуществляется следующим образом.

В транспортном положении буровая мачта 1 и, по меньшей мере, одна дополнительная буровая мачта 22 (на Фиг.1 не показано) находятся в горизонтальном положении на транспортной базе 3.

Транспортная база 3 подъезжает к месту бурения задним ходом и, если удается достаточно близко подъехать к скважине для бурения, то производится вывешивание буровой мачты 1 при помощи устройства 4. В данном случае два гидроцилиндра 15, установленные на подвижной каретке 13 и лафете 8, устанавливаются на полный ход, то есть на максимальную их длину, в результате чего буровая мачта 1 устанавливается в вертикальное рабочее положение. После чего при помощи регулировки всех четырех гидроцилиндров 15 происходит выравнивание буровой мачты 1, то есть более точная установка ее на месте скважины под определенным углом бурения.

В случае необходимости на буровую мачту 1 устанавливают мачту лебедки 21 при помощи фиксаторов точной посадки 6, установленных в посадочных местах.

Если транспортная база 3 не может близко подъехать к месту бурения, то в данном месте бурения может быть установлена дополнительная буровая мачта 22 на автономном устройстве 16, при этом монтаж осуществляется достаточно оперативно при помощи фиксаторов точной посадки 6.

В данном случае вывешивание дополнительной буровой мачты 22 происходит за счет выдвижения на полный ход линейных механизмов 19 автономного устройства 16, после чего за счет регулирования длины линейных механизмов 19, а также телескопического соединения 20 происходит более точная установка дополнительной мачты 22 на буровую скважину и установка ее под определенным углом бурения.

В случае, когда все дополнительные буровые мачты 22 использованы, возможен съем буровой мачты 1 с транспортной базы 3 при помощи фиксаторов точной посадки 6 и установка ее в труднодоступном месте бурения на автономном устройстве 16 при помощи фиксаторов точной посадки 6.

Таким образом, конструктивное выполнение бурового комплекса позволило значительно уменьшить его вес и сократить габариты, что обеспечило возможность его использования на малых площадях, в горных местах и местах со сложным рельефом при одновременном обеспечении высоких параметров бурения, в частности глубины бурения и диаметра бурения.

Кроме того, выполнение бурового комплекса в виде сборно-разборной конструкции с посадочными местами и использование съемных фиксаторов точной посадки обеспечило возможность быстрой разборки бурового комплекса, в частности съема с транспортной базы буровой мачты, доставки ее к труднодоступному месту бурения на небольшом транспортном средстве или вручную и быстрой и точной установки ее при помощи автономного устройства на данном месте бурения.

Как очевидно специалистам в данной области техники, данное изобретение легко разработать в других конкретных формах, не выходя при этом за рамки сущности данного изобретения.

При этом настоящие варианты осуществления необходимо считать иллюстративными, а не ограничивающими, при этом объем изобретения представлен его формулой и предполагается, что здесь включены все возможные изменения и область эквивалентности пунктам формулы данного изобретения.

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано в строительстве для бурения скважин в грунте под опоры и сваи, а также для бурения наклонных и горизонтальных скважин средней протяженности. Комплекс содержит транспортную базу с размещенной на ней в транспортном положении буровой мачтой, снабженной средством для установки бурового инструмента и перевода и установки мачты из транспортного положения в рабочее, и выполнен сборно-разборным. Комплекс снабжен отдельной дополнительной буровой мачтой с приводом вращения и дополнительным устройством монтажа и установки. Буровая и дополнительная мачты снабжены лафетом и посадочными местами для их крепления посредством фиксаторов точной посадки. Обеспечивает уменьшение времени монтажа-демонтажа бурового комплекса при одновременном расширении сферы его применения за счет обеспечения его установки в труднодоступных местах и местах со сложным рельефом местности, а также уменьшение его веса и габаритов, повышение точности и обеспечение оперативности установки. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Буровой комплекс, содержащий транспортную базу с размещенной на ней в транспортном положении буровой мачтой, снабженной средством для установки бурового инструмента и перевода и установки мачты из транспортного положения в рабочее, выполненный сборно-разборным, отличающийся тем, что он снабжен отдельной дополнительной буровой мачтой с приводом вращения и дополнительным устройством монтажа и установки, при этом буровая и дополнительная мачты снабжены лафетом и посадочными местами для их крепления посредством фиксаторов точной посадки.

2. Буровой комплекс по п.1, отличающийся тем, что устройство для крепления дополнительной буровой мачты снабжено лапами, установленными на тарельчатых опорах и линейными механизмами, выполненными с возможностью регулирования их длины, при этом один конец каждого линейного механизма жестко закреплен на соответствующей лапе, а другой на лафете, причем, по меньшей мере, одна из лап выполнена телескопической с возможностью изменения ее длины.

3. Буровой комплекс по п.1, отличающийся тем, что каждый фиксатор точной посадки выполнен съемным и снабжен резьбовым соединением с посадочным местом в виде шайбы с ответной вогнутой посадочной поверхностью и боковой прорезью для размещения ножки резьбового соединения.