УСТРОЙСТВО ОПОРНОЙ НАПРАВЛЯЮЩЕЙ Российский патент 2015 года по МПК E21B7/02 E21B15/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к устройству опорной направляющей буровой установки, и в частности, к устройству опорной направляющей буровой установки, которое может поддерживать ее положение под углом обслуживания в состоянии, при котором направляющая буровой установки поддерживается под заранее заданным углом.

Уровень техники

В общем, буровая установка, которую применяют для бурения глубоких скважин в грунте с целью выбуривания, отбора проб грунта или разработки подземных вод, может быть классифицирована по типу, по которому выполняют буровые работы во время вращения штанги, имеющей буровую коронку, и по способу, по которому выполняют буровые работы вращением штанги, имеющей буровую коронку, или фрезу, и нанесением удара буровой коронки, или фрезы, используя штангу.

В Korean Patent No. 624233 раскрыта традиционная буровая установка. Раскрытая буровая установка содержит основной корпус, имеющий приводное устройство, например двигатель, направляющую, поддерживаемую основным корпусом, и буровую головку, скользящую по направляющей, и создающую подъемную силу, или силу вращения приводным устройством, обеспеченным в основном корпусе, штангу, соединенную с буровой головкой, и поднимающую, или вращающую буровую головку, и буровой агрегат, обеспеченный в переднем конце штанги, и перфорирует грунт во время подъема или вращения вместе со штангой.

Поскольку буровые работы, с применением вышеупомянутой буровой установки, проводят в состоянии, когда направляющую поддерживают под заранее заданным углом относительно основного корпуса, то положение направляющей относительно основного корпуса, с точки зрения безопасности, фиксируют. Положение направляющей фиксируют установкой на основном корпусе буровой установки отдельных кронштейнов и направляющей для фиксации далее направляющей, применяя соединительное устройство основного корпуса буровой установки, или установкой отдельных опорных балок между направляющей и основным корпусом.

Однако вышеупомянутая конструкция фиксации положения направляющей с использованием соединительного устройства, или опорных балок, имеет серьезные недостатки, а именно, что рабочий не может устранить конструкцию в середине работы, и она может быть повреждена, когда цилиндр, в качестве активатора регулирования угла поворота направляющей, активирован. В частности, когда цилиндр активирован, для регулирования угла поворота, в состоянии, в котором положение направляющей зафиксировано, могут быть выведены из строя периферические устройства поворота направляющей относительно основного корпуса.

Раскрытие изобретения

Для преодоления вышеотмеченных недостатков, данное изобретение обеспечивает устройство опорной направляющей буровой установки, причем устройство опорной направляющей буровой установки, которое может фиксировать положение направляющей, смонтированной с возможностью вращения относительно рамы, и которое работает во взаимосвязи с активацией цилиндров.

Данное изобретение обеспечивает также устройство опорной направляющей буровой установки, которое может не допускать ненадлежащего функционирования направляющей, когда положение направляющей зафиксировано, и зафиксированная направляющая освобождена и может повысить надежность в фиксирующем положении направляющей.

Данное изобретение обеспечивает также устройство опорной направляющей, которое может не допускать изменения угла поворота направляющей внешним усилием, приложенным к направляющей, когда направляющая закреплена.

В соответствии с объектом изобретения обеспечено устройство опорной направляющей буровой установки, включающей в себя раму буровой установки, направляющую, соединенную с рамой буровой установки шарнирной осью, при этом направляющая повернута под заранее заданным углом, основные цилиндры, расположенные на раме буровой установки и на направляющей для поворота направляющей относительно рамы, рабочую часть, расположенную, с возможностью подъема по направляющей, для осуществления процесса бурения, поворотный направляющий корпус, соединенный с рамой буровой установки шарнирной осью, направляющую штангу, выполненную шарнирно соединенной, с возможностью поворота, с направляющей, при этом направляющая штанга является скользящей по направляющему корпусу, блок фиксации положения направляющей, включающий в себя узел захвата, расположенный на направляющем корпусе, для прикрепления направляющей штанги к корпусу направляющему корпусу, фиксируя, тем самым, положение направляющей относительно направляющего корпуса.

В данном изобретении по всей длине направляющего корпуса, установленного на раме буровой установки, может быть образована пустотелая часть, а направляющая штанга, соединенная с направляющей шарнирной осью, может быть соединена, с возможностью скольжения, с пустотелой частью.

Узел захвата блока фиксации положения направляющей может включать в себя поддерживающую раму, установленную на направляющем корпусе, и первый и второй захватные элементы, установленные на поддерживающей раме, с возможностью поворота вокруг несущей оси; первый захватный элемент может включать в себя первую щеку, для захвата направляющей штанги, и первый хвостовик, продолжающийся от первой щеки, и поворачивающий первый захватный элемент вокруг несущей оси; второй захватный элемент может включать в себя вторую щеку, для захвата направляющей штанги с первой щекой, и второй хвостовик, продолжающийся от второго захватного элемента, и поворачивающий второй захватный элемент вокруг несущей оси; а первый и второй хвостовики могут быть соединены со штоками цилиндров, установленных в поддерживающей раме первой и второй короткими тягами.

Дополнительно для повышения усилия захвата, на внешней периферической поверхности направляющей штанги и на внутренней поверхности первого и второго узлов захвата могут быть образованы неровные участки. Неровные участки могут включать в себя углубленные канавки, образованные на направляющей штанге по внешней периферической поверхности направляющей штанги, и выступы, образованные на первом и втором узлах захвата, для осуществления зацепления с углубленными канавками.

Как рассмотрено выше, в устройстве опорной направляющей буровой установки по данному изобретению угол направляющей может быть зафиксирован в произвольном положении. Дополнительно, имеется возможность основательного предохранения устройства, или аппарата, фиксации положения направляющей от повреждения, когда угол направляющей регулируется, в случае ненадлежащего функционирования или ошибки рабочего.

Краткое описание чертежей

Задачи, признаки и преимущества данного изобретения станут более очевидными из следующего подробного описания в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых:

Фиг.1 представляет вид сбоку, схематично иллюстрирующий буровую установку по данному изобретению;

Фиг.2 представляет вид сбоку в разобранном состоянии устройства опорной направляющей буровой установки по данному изобретению

Фиг.3 представляет вид сверху, иллюстрирующий узел захвата устройства опорной направляющей по данному изобретению; и

Фиг.4 представляет вид в перспективе в разобранном состоянии блока фиксации положения направляющей по данному изобретению.

Осуществление изобретения

В дальнейшем будут рассмотрены подробно, со ссылкой на прилагаемые чертежи, варианты осуществления данного изобретения.

Данное изобретение относится к буровой установке и, в частности, к штанговому опорному устройству буровой установки для закрепления положения направляющей, головную часть которой поднимают, для осуществления буровых работ, а примерный вариант осуществления проиллюстрирован на фиг.1-4.

По фиг.1-4, буровая установка 10, имеющая устройство опорной направляющей, включает в себя направляющую 20, поддерживаемую ее основным корпусом, т.е., рамой 11, и повернутую, под заранее заданным углом основным цилиндром 21, приводной вал 31, смонтированный с возможностью скольжения по направляющей 20, и имеет штангу 12, используемую при буровых работах, соединенную с ним, при этом рабочая часть 30 имеет гидродвигатель, для привода приводного вала 31, и блок 40 фиксации положения направляющей, смонтированный на раме 11 и направляющей 20, и фиксирующий положение поворота направляющей 20.

Под рамой 11, для ее перемещения, смонтировано колесо 13, движущееся по бесконечному каналу. Колесо 13, передвигающееся по бесконечному каналу, приводится в движение двигателем, установленным в раме 11. Пусть и не показано, активация колеса 13 осуществляется так, что гидронасос приводится в действие двигателем, смонтированным в раме 11, а гидродвигатель приводится в действие гидравлической текучей средой, нагнетаемой гидронасосом. Гидравлическая текучая среда, приводимая в движение обычным гидронасосом, обеспечена для привода буровой установки 10, включающей в себя основной цилиндр 21, для регулирования угла направляющей 20, гидродвигатель, для привода приводного вала 31 рабочей части 30.

Как рассмотрено выше, направляющая 20 шарнирно закреплена на раме 11 шарнирной осью 25, с возможностью поворота относительно рамы 11, и поворачивается основным цилиндром 21, соединенным с рамой 11 и направляющей 20 на противоположных концах осями. В основном цилиндре 21 корпус 21а цилиндра шарнирно, с возможностью поворота, установлен на раме 11 буровой установки 10 первой шарнирной осью 21b, а шток 21 с цилиндра шарнирно установлен на направляющей 20 второй шарнирной осью 21d. Хотя на фиг.1 представлен один основной цилиндр 21, может быть установлено, по меньшей мере, два основных цилиндра 21.

Блок 40 фиксации положения направляющей установлен между рамой 11 и направляющей 20 и фиксирует позицию направляющей 20, повернутой под заранее заданным углом основным цилиндром 21, как показано на фиг.2 и 4.

По фиг.2 блок 40 фиксации положения направляющей выполнен так, что направляющий корпус 41 установлен с возможностью поворота на раме 11 с вариацией направляющей 20 по углу. Направляющий корпус 41 установлен на раме 11 соединением шарнирных кронштейнов 11а и 41а, обеспеченных на раме 11, и на направляющем корпусе 41, третьей шарнирной осью 42. По всей длине, от конца направляющего корпуса 41 выполнена пустотелая часть 43. Введенная в пустотелую часть 43, с возможностью скольжения, направляющая штанга 45 шарнирно подвешена к направляющей 20 четвертой шарнирной осью 46.

Дополнительно, на направляющем корпусе 41 установлен узел 50 захвата. Под действием основного цилиндра 21, регулирующего угол наклона направляющей 20, узел 50 захвата входит во взаимное зацепление с направляющей штангой 45, чтобы не допустить введения скольжением направляющего корпуса 41 в пустотелую часть 43.

Узел 50 захвата блока 40 фиксации положения направляющей включает в себя поддерживающую раму 51, смонтированную на направляющем корпусе 41, первый и второй захватные элементы 54 и 55, установленные, с возможностью поворота вокруг несущей оси 52, в поддерживающей раме 51.

Первый захватный элемент 54 включает в себя первую щеку 54а, для захвата направляющей штанги 45, и первый хвостовик 54b, для поворота первой щеки 54а вокруг несущей оси 52. Второй захватный элемент 55 включает в себя вторую щеку 55а, для захвата направляющей штанги 45, и второй хвостовик 55b, для поворота второй щеки 55а вокруг несущей оси 52. Дополнительно, поддерживающая рама 51 включает в себя цилиндр для поворота первого и второго хвостовиков 54b и 55b, т.е. гидроцилиндр 56. Шток 56а гидроцилиндра 56 соединен с первым и вторым хвостовиками 54b и 55b первой и второй короткими тягами 57 и 58. Первый и второй хвостовики 54b и 55b соединены со штоком 56а гидроцилиндра 56 первой и второй короткими тягами 57 и 58.

В данном случае цилиндр 56 вводится во взаимное зацепление при активации основного цилиндра 21. Для освобождения захвата, во время активации основного цилиндра 21, гидравлическую текучую среду подают в основной цилиндр 21. Основной цилиндр 21 предпочтительно активируют для захвата направляющей штанги 45, когда прекращают подачу гидравлической текучей среды в основной цилиндр 21.

Для повышения захватного усилия направляющей штанги 45, использующей первую и вторую щеки 54а и 55 а, на внешней периферической поверхности направляющей штанги и на внутренних периферических поверхностях первой и второй щек 54а и 55а выполнены неровные части 59. Неровные части 59 выполнены так, что множество кольцеобразных углубленных канавок 59а образовано на внешней периферической поверхности направляющей штанги 45 во внешнем периферическом направлении, а выступы 59b, зацепленные с углубленными канавками 59а, выполнены на внутренних периферических поверхностях первой и второй щек 54а и 55а.

Блок фиксации положения направляющей вышеупомянутой буровой установки по данному изобретению работает следующим образом.

Во-первых, для получения буровой скважины с применением буровой установки, буровую установку перемещают к месту системы буровых скважин и поворачивают направляющую относительно рамы 11 под заранее заданным углом, с учетом направления, в котором должна быть выполнена подлежащая бурению скважина. Поворот направляющей 20 осуществляют подачей гидравлической текучей среды, нагнетаемой гидронасосом, установленным на раме 11, в основной цилиндр 21. На данной стадии гидравлическую текучую среду подают в гидроцилиндр 56 блока 40 фиксации положения направляющей, чтобы позволить первому и второму захватным элементам 54 и 55 узла 50 захвата, т.е. первой и второй щекам 54а и 55а, отойти одна от другой, тем самым, зацепляя/расцепляя направляющую штангу 45, соединенную с направляющей 20, с/от пустотелой части 43 направляющего корпуса 41.

После завершения регулирования угла направляющей 20 подачу гидравлической текучей среды в основной цилиндр 21 прекращают и активируют цилиндр 56, для поворота первой и второй щек 54а и 55а, с захватом направляющей штанги 45. Для разнесения на заранее установленный интервал друг от друга, на внешней периферической поверхности направляющей штанги 45 выполнено множество углубленных канавок 59а, а на внутренних периферических поверхностях первой и второй щек 54а и 55а выполнены выступы 59b, зацепленные с углубленными канавками 59а.

После захвата направляющей штанги 45 первой и второй щеками 54а и 55а выступы 59b зацеплены с углубленными канавками 59а, снижая, таким образом, проскальзывания углубленных канавок 59а и выступов 59b и, в конечном счете, повышая несущую способность между ними.

После активации основного цилиндра 21, для регулирования угла направляющей 20 в состояние, в котором положение направляющей 20 зафиксировано, активируют цилиндр 56 блока 40 фиксации положения направляющей, чтобы позволить первой и второй щекам 54а и 55а освободиться от направляющей штанги 45, облегчая, таким образом, зацепление/расцепление направляющей штанги 45 с/от пустотелой части 43 направляющего корпуса 41.

Основной цилиндр 21 и цилиндр 56 могут управляться во взаимосвязанном режиме цепью распределения гидравлической текучей среды, включающей в себя клапан управления и разгрузочный клапан.

Несмотря на то что примерный вариант осуществления данного изобретения рассмотрен выше подробно, понятно, что многие вариации и изменения рассмотренной здесь основной концепции изобретения, которые могут возникнуть у специалистов в данной области техники, будут по-прежнему находиться в пределах существа и объема примерных вариантов осуществления данного изобретения, как установлено в прилагаемой формуле изобретения.

Изобретение относится к области бурения, а именно к буровой установке с мачтой. Устройство опорной направляющей буровой установки содержит раму буровой установки; направляющую, соединенную с рамой буровой установки шарнирной осью, при этом направляющая повернута под заранее заданным углом; основные цилиндры, расположенные на раме буровой установки и на направляющей, для поворота направляющей относительно рамы; рабочую часть, расположенную, с возможностью подъема по направляющей, для осуществления процесса бурения; поворотный направляющий корпус, соединенный с рамой буровой установки шарнирной осью; направляющую штангу, выполненную шарнирно соединенной, с возможностью поворота, с направляющей, при этом направляющая штанга является скользящей по направляющему корпусу; и блок фиксации положения направляющей, включающий в себя узел захвата, расположенный на направляющем корпусе, для прикрепления направляющей штанги к направляющему корпусу. Обеспечивается фиксация угла направляющей в произвольном положении. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство опорной направляющей буровой установки, содержащее:
раму буровой установки;
направляющую, соединенную с рамой буровой установки шарнирной осью, при этом направляющая повернута под заранее заданным углом;
основные цилиндры, расположенные на раме буровой установки, и на направляющей, для поворота направляющей относительно рамы;
рабочую часть, расположенную, с возможностью подъема по направляющей, для осуществления процесса бурения;
поворотный направляющий корпус, соединенный с рамой буровой установки шарнирной осью;
направляющую штангу, выполненную шарнирно соединенной, с возможностью поворота, с направляющей, при этом направляющая штанга является скользящей по направляющему корпусу; и
блок фиксации положения направляющей, включающий в себя узел захвата, расположенный на направляющем корпусе, для прикрепления направляющей штанги к направляющему корпусу.

2. Устройство опорной направляющей по п.1, в котором по всей длине направляющего корпуса, установленного на раме буровой установки, образована пустотелая часть, направляющая штанга, соединенная шарнирной осью с направляющей, соединена, с возможностью скольжения, с пустотелой частью, узел захвата блока фиксации положения направляющей включает в себя поддерживающую раму, установленную на направляющем корпусе, и первый и второй захватные элементы, установленные на поддерживающей раме, с возможностью поворота вокруг несущей оси, при этом первый захватный элемент включает в себя первую щеку, для захвата направляющей штанги, и первый хвостовик, продолжающийся от первой щеки, и поворачивающий первый захватный элемент вокруг несущей оси, второй захватный элемент включает в себя вторую щеку, для захвата направляющей штанги с первой щекой, и второй хвостовик, продолжающийся от второго захватного элемента, и поворачивающий второй захватный элемент вокруг несущей оси, а первый и второй хвостовики соединены со штоками цилиндров, установленных в поддерживающей раме первой и второй короткими тягами.

3. Устройство опорной направляющей по п.2, в котором, для повышения усилия захвата, на внешней периферической поверхности направляющей штанги и на внутренней поверхности первого и второго узлов захвата образованы неровные участки, при этом неровные участки включают в себя углубленные канавки, образованные на направляющей штанге по внешней периферической поверхности направляющей штанги, и выступы, образованные на первом и втором узлах захвата, для осуществления зацепления с углубленными канавками.