Устройство для проходки искривленных скважин в грунте Советский патент 1983 года по МПК E02F5/18 E21B7/08 

Изобретение относится к строительной технике и может быть использовано при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций.

Известно устройство для управления направлением движения при проходке скважины, состоящее из конусного наконечника, к наружной поверхности которого подведены трубы для подачи воды 1.

Устройство работает по принципу изменения физико-механических свойств грунта путем увлажнения в направлении поворота устройства.

Для этого, в случае необходимости изменения направления пробиваемой скважины, в грунт по трубе в зону уплотнения подают воду.

Под действием влаги изменяются физикомеханические свойства грунта. Увлажненная зона грунта легче уплотняется, в результате чего головная часть устройства смещается в сторону увлажнения.

Недостатками данного устройства являются сложность изготовления конусного наконечника и ненадежность его работы в процессе скважинообразования. Сложность изготовления конусного наконечника заключается в размещении водоподводящих трубок к наружной поверхности конуса, а ненадежность в работе - в возможности забивки выходньус отверстий водоподводящих трубок грунтом. Кроме того, применение известного устройства требует использования дополнительного водоподающего оборудования высокого давления.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для проходки искривленных скважин в грунте, состоящее из корпуса, конического наконечника, на котором расположены отклоняющие элементь1, и источника тока. Отклоняющие элементы выполнены в виде нагревателей 2.

При необходимости изменения направления движения в один из элементов подается больщее количество тепла. Прилежа.щий грунт при этом более подтаивает, что предопределяет увод устройства для проходки скважин.

Недостатком этого устройства является невозможность его применения в немерзлых грунтах нормальной влажности.

Цель изобретения расширение технологических возможностей устройства путем обеспечения его работы в грунтах с нормальной влажностью.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для проходки искривленных скважин в грунте, состоящем из корпуса, конического наконечника, на котором расположены отклоняющие элементы, и источника тока, отклоняющие элементы выполнены в виде пластинчатых отрицательных электродов и штыревого положительного электрода, установленного с возможностью

продольного перемещения в верщине наконечника и изолированного от него посредством конической втулки.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, разрез; на фиг. 2 - аксонометрия устройства.

Устройство для изменения направления прокола скважины состоит из конусообразного корпуса 1, источника тока (не показан), на наружной поверхности которого

расположены отрицательные пластины-электроды 2 с изоляторными подставками 3 (отклоняющие элементы). В вершине конусообразного корпуса 1 смонтирован изолятор 4 в виде конической втулки, в осевом отверстии которого расположен положительный штыревой электрод 5, часть наружной поверхности которого имеет резьбовую поверхность 6. Резьбовая поверхность штыревого электрода 5 входит в сопряжение с винтовой втулкой 7, закрепленной в изоляторном

0 диске 8. Изоляторный диск 8 монтируется и фиксируется во внутренней полости корпуса с помощью упорного кольца 9.

К пластинам-электродам 2 и штыревому электроду 5 подсоединены электрические провода 10, подключенные соответственно

5 к отрицательным и положительным клеммам источника питания. Устройство соединяется с прокладываемым трубопроводом посредством цилиндрического хвостовика 11.

Работа устройства основана на явлении электроосмотической фильтрации, т. е. на

явлении движения воды в порах грунта под влиянием постоянного электрического тока.

Устройство работает следующи.м образом.

Перед началом процесса скважинообразования устанавливают вылет щтыревого электрода 5 посредством вращения его вокруг собственной оси. При этом резьбовая поверхность 6 штыревого электрода 5 взаимодействует с винтовой втулкой 7. 0 Результатом взаимодействия является продольное перемещение штыревого электрода 5. Вылет электрода 5 влияет на напряженность электростатического поля между противоположно заряженными п.аастинамиэлектродами 2 и зависит от физико-механи5 ческих характеристик грунта.

После этого устройство монтируют посредством цилиндрического хвостовика 11 на поверхность прокладываемого трубопровода и начинают процесс скважинообразования. В случае необходимости изменения направления прокладываемой скважины, например, вверх, на верхнюю пластинуэлектрод 2 подают отрицательное напряжение от источника питания, а на штыревой электрод 5 - положительное. Под действием электрического напряжения вода, за ключенная в порах грунта, пере.мещается от положительного полюса к отрицательно.Му, увлекая при этом и свободную воду как в

пределах диффузных слоев, так и смежную с ними. Вследствие этого поверхность пластины-электрода смачивается и, кроме того, изменяется физико-механическая характеристика окружающего грунтового слоя как более насыщенного водой.

При продвижении устройства вперед увлажненная зона легче уплотняется, и, кроме того, коэффициент трения грунта по корпусу устройства меньше, чем в остальной

области взаимодействия грунта и наконечника.

Результатом этого является изменение направления оси скважины. Известные устройства для изменения направления прокола скважины обладают довольно сложной конструкцией и их Применение требует ис-. пользования дополнительного дорогостоящего вспомогательного оборудования, например водоподающей станции высокого давления.

-УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОХОДКИ ИСКРИВЛЕННЫХ СКВАЖИН в ГРУНТЕ, состоящее из корпуса, конического наконечника, на котором расположены отклоняющие элементы, и источника тока, отличающееся тем, что, с целью расщирения технологических возможностей устройства путем обеспечения его работы в грунтах с нормальной влажностью, отклоняющие элементы выполнены в виде пластинчатых отрицательных электродов и щтыревого. поло-, жительного электрода, установленного с возможностью продольного перемещения в вершине наконечника и изолированного от него посредством конической втулки. i (Л 00 со О1