Устройство для забивки обсадных труб Советский патент 1983 года по МПК E02D7/08 E21B19/10 

00 00 Изобретение относится к строитель ной и буровой технике, а именно к устройствам для забивки в грунт обсадных труб, полых и сплошных свай станками со свободным спуском инструмента, преимущественно на водных, акваториях. Известно устройство для забивки обсадных труб, содержащее подвешенный на канате лебедки бурового станка забивной снаряд с хвостовиком и на.ковальню (наголовник), навернутую на верхний конец забиваемых труб| 1. Недостатками данного устройства являются малая производительность забивки, низкий КПД удара и невозможность забивки труб больших диаметрово Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для забивки обсадных Труб, содержащее выполненный с возможность перемещения вдоль наружной поверхнос ти трубы кольцевой забивной снаряд, подвешенный при помощи тяг, пропущен ных через уравновешивающую дугу к спуско-подъемному приспособлению, и наковальню с подпружиненными фиксаторами C2j. Недостаток известного устройства заключается в необходимости подъема его на поверхность при извлечении обсадных труб из скважины,, поскольку устройство может перемещаться в одном направлении вдоль колонны об садных труб. Это увеличивает трудоем кость операций по перестановке устройства при забуривании каждой новой скважины и влияет на производительность и безопасность операций. Целью изобретения является повыше ние производительности. Цель достигается тем, что в устройстве для забивки обсадных труб, содержащем выполненный с возможност перемещения вдоль наружной поверхнос ти трубы кольцевой забивной снаряд, подвешенный при помощи тяг, пропущенных через уравновешивающую дугу к спуско-подъемному приспособлению, и наковальню с подпружиненными фиксаторами, наковальня выполнена в вид двух горизонтально расположенных и симметрично охватывающих трубу полу кольцевых пластин, шарнирно соедине ных с нижним Уорцом забивного снаряд имеющего сквозные вертикальные кана лы, расположенные симметрично его центральной оси, в которых установл ны пружины, связанные гибкой связью с пластинами. На фиг. 1 изображено устройство для забивки обсадных труб на акваториях, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. - разрез В-В на фиг. 3;.на фиг. 5, 6 и 7 - сечения Г-Г, Д-Д и Е-Е на фиг. 3 соответственно; на фиг. 8 - общий вид и положение .устройства при спуске и извлечении обсадных труб; на фиг. 9 - то же, при. перестановке его через муфтовые соединения труб. Устройство для забивки обсадных труб состоит из кольцевого забивного снаряда 1 и двух полукольцевых пластин 2, симметрично охватывающих обсадную трубу. Выпуклые вершины полукольцевых Лластин 2 при помощи шарниров 3 соединены с нижним торцом забивного снаряда 1 в его диаметрально противоположных сторонах, а концы посредством гибкой связи А .(тросиков), закрепленной на пластинах болтами 5, подвешены на двух пружинах 6 растяжения. Верхний конец каждой пружины 6жестко соединен с втулкой 7, выполненной с центральным проходным фигурным (3-х, или Ь-гранным отверстием, в котором установлен с возможностью поступательного перемещения шток 8 соответствующего фигурного профиля, имеющий на верхнем конце кольцо 9, а на нижнем - упорную шайбу 10. На внешней цилиндрической поверхности втулки 7 в ее диаметральной плос- . кости выполнено два симметричных прилива 11. Каждая из пружин 6 с втулкой 7и штоком 8 установлены в сквозных вертикальных, канал ах 12, выполненных в корпусе забивного снаряда 1 симметрично и параллельно его центральной оси. Диаметр канала 12 на 2-3 мм меньше диаметра кольца 9 с целью предотвращения опускания кольца 9 от верхнего торца забивного снаряда 1 в его канал 12. В верхнем конце каналов 12 выполнено по два симметрично выступающих вовнутрь прилива 13 с пазами Н, а в нижнем выполнен цилиндрический упор 15. На верхнем торце забивного снаряда 1 симметрично его вертикальной оси жестко укреплены два конца цепи 16 произвольной длины, соединенные между собой тросовой петлей 17, пропущенной через подъемную уравновешивающую дугу 18. 3 устройство выполнено таким образон, что диаметр центрального отверс тия, образуемого полукольцевыми плас тинами 2 в их закрытом положении, всего на 1-2 мм больше диметра забиваемых обсадных труб 19 и соответственно меньше наружного диаметра со динительных муфт 20 и башмака 21 колонны, а диаметр центрального отверстия забивного снаряда 1 на 25 мм больше наружного диаметра муфт 20 и башмака 21. Устройство для забивки обсадных труб в грунт на акваториях работает следующим образом., В собранном виде с открытыми плас тинами 2 его опускают на тросе 22 бу ровой лебедки в проем плавучего основания на 10-20 см ниже его палубы 23 и подвешивают на двух патрубках 24, вставляемых в соответствующие звенья цепей 1б. При этом втулки 7 пропущены в каналы 12 ниже их приливов 13, поэтому пружины 6 покоятся в свободном состоянии на упорах 15, гибкие связи 4 провисают и пластины 2 под действием собственного веса находятся в откинутом на шарнирах 3 положении, т.е. открыты настолько, ч.то не мешают свободному продвижению обсадных труб 19с муфтами 20 и башм ком 21 через центральное отверстие устройства, В таком положении устройства тросом 22 буровой лебедки осуществляют спуск обсадных труб 19 до набора необходимой длины. Затем пластины 2 устройства закрывают4 Для этого захватывают кольца 9 штоков 8 (так как диаметр каналов 12 меньше диаметра колец 9 то последние

постоянно находятся у верхнего торца забивного снаряда 1 и свободно могут быть захвачены крючком или рукой) и поднимают их. По мере подъема штоков 8 их шайбы 10 упираю.тся в нижние торцы втулок 7 поднимаются пружины 6, натягиваются гибкие связи k и пластины 2 поворачиваются на шарни- pax 3 до упора своими плоскостями в плоскость нижнего торца забивного снаряда 1, т.е. пластины 2 принимают горизонтальное положение. Затем, поворачивая штоки 8 в ш)бом направлении .по кругу в пределах 90, приливы 11 втулок 7 совмещают с проемами между приливами 13 каналов 12, втулки 7 приподнимают над приливами 13, преодолевая некоторое сопротивление расдлину одной трубы, во избежание перемещения пластин 2 на находящуюся выше муфту 20) и сбрасыванием его на находящуюся ниже него муфту 20 колонну труб 19 забивают в грунт на необходимую величину, фиксируемую замером величины превышения колонны труб 19 над палубой 23 основания. При этом пластины 2 устройства постоянно находятся в закрытом положении, т.е. плотно прижаты к торцу зйбивного снаряда 1 силой натяга пружин 6. Перемещение устройства вверх и вниз в пределах одной трубы осуществляется беспрепятственно, так как диаметр отверстия, образуемого пластинами 2 в их закрытом положении, на 1-2 мм больше диаметра забиваемых труб. 834 тяжению пружин 6, поворачивают штоки 8 на 90 до совмещения их приливов II с пазами It и опускают штоки 8. При этом приливы 11 втулок 7 зафиксируются в пазах 1, а пластины 2 - в своем верхнем закрытом положении. Сила притяжения пластин 2 к нижнему торцу забивного снаряда 1 может регулироваться длиной гибкой связи 4 или пружин 6, т.е. силой натяжения последних. Теперь на тросе 22 буровой лебедки, присоединенном к дуге 18, устройство сначала приподнимают на 510 см и вынимают из звеньев цепей 16 патрубки 2, а затем устройство опускают до установки его пластин 2 на муфту 20 обсадных труб 19. Трубы 19 поочередно наращивают и опускают теперь уже вместе с устройством для их забивки до упора башмака 21 в дно акватории. При этом соединенная с устройством цепями 16 и тросовой петлей 17 дуга 18 должна оставаться на палубе 23 основания. Для этого предварительно промеряют глубину акватории в месте бурения и определяют необходимую длину ветвей,тросовой петли 17. Следует стремиться, чтобы длина этих ветвей была близкой к глубине акватории в месте бурения. Изменение длины петли 17 осуществляют удалением или добавлением отдельных кусков цепей или тросов между соединяемыми концами цепей 1.6 и тросов 17. Длины ветвей выравниваются автоматически утем их свободного перемещения в тросовом желобе уравновешивающей дуги 18 под весом забивного снаряда 1. Теперь поочередным поднятием устойства (на величину, не превышающую

Опуститься же ниже муфты 20 устройство не может, так как ее диаметр больше диаметра отверстия, образуемого пластинами 2 (диаметр муфт 20 в среднем на 25 мм больше диаметра обсадных труб 19). Таким образом, удар забивного снаряда 1 по муфтам 19 осуществляют через пластины 2 без применения для этой цели специальной наковальни..

После забивки колонны труб 19 на величину, когда ударяемая муфта 20 дойдет до дна акватории или-когда превышение дуги 18 над палубой 23 основания достигнет своего минимально допустимого значения, буровой лебедкой .устройство перемещают по трубам вверх до положения, при котором пластины 2 установятся выше следующе муфты 20. Процесс перестановки устройства на вышележащую муфту 20 осуществляется автоматически. При подъеме устройства на величину, большую длины одной трубы, забивной снаряд 1 беспрепятственно проходит муфту 20, так как ее наружный диаметр на 25мм меньше диаметра проходного отверстия забивного снаряда 1, Пластины же 2 устройства своей верхней плоскостью упираются в нижний торец муфты 20. Однако под действием тягового УСИЛИЯ буровой лебедки пружины

6растягиваются и пластины 2,- отклоняясь от горизонтальной плоскости

на шарнире 3, раскрываются на величину, необходимую для пропуска муфты 20. После прохождения через муфту 20 пластины 2 мгновенно закрываются (захлопываются) силой межвиткового давления пружин 6. Необходимую высоту подъема устройства для перестановки пластин 2 на верхнюю . муфту 20 контролируют по расстоянию дуги 18 от крин-блока мачты буровой установки или по уменьшению тягового усилия на тросе 22 буровой лебедки после прохождения пластинами 2 муфты 20.

После перестановки устройства на вышележащую муфту поочередным его поднятием и сбрасыванием забивки обсадной колонны продолжают снова на длину одной трубы 19 и затем устройство снова поднимают на вышележащую муфту по описанной выше схеме.

По окончании бурения скважины устройство для забивки обсадных труб лебедкой бурового станка поднимают к палубе 23 основания и подвешивают на патрубках 2. При подъеме устройства по колонне труб оно проходит через множество муфт и во всех случаях пластины 2 автоматически раскрываются и закрываются по описанной выше схеме. Так как чаще всего высота мачты буровой установки меньше длины тросовой петли 17, то по мере подъема устройства отдельные ее куски удаляют. Во время их удаления устройство находится на соответствующей муфте.

После того, как устройство для забивки обсадных труб подвешено под палубой 23 основания, открывают пластины 2. Для этого захватывают кольца 9 штоков В, приподнимают их настолько, чтобы приливы 11 втулок 7 вышли из пазов k, поворачивают в любую сторону на 90 до совмещения приливов 11 с проемами между приливами 13, и штоки 8 опускают. При этом.приливы 11 втулок 7 опускаются в каналы 12 ниже их приливов 13, ниже концы пружин- . 6 садятся на цилиндрические упоры 15, натяжение гибкой связи + ослабевает и пластины 2 под действием собственного веса, поворачиваясь на шарнирах 3, открываются настолько, что не мешают свободному продвижению обсадных труб 19с муфтами 20 и башмаком 21. В таком положении устройства производят извлечение обсадных труб из скважины, транспортировку буровой установки на новую точку и спуск необходимого количества обсадных труб для бурения новой скважины по описанной выше схеме. 1 .

Устройство позволяет производить спуск и подъем обсадных труб без подъема самого устройства на палубу основания. Это .значительно снижает затраты на выполнение вспомогательных операций, уменьшает их трудоемкость, повышает безопасность проведения спуско-подъемных работ и производительность.

гг

Фиг.

Фиг. I

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАБИВКИ ОБСАДНЫХ ТРУБ, содержащее выполненный с возможностью перемещения вдоль на -1 I -. J ружной поверхности трубы кольцевой забивной снаряд, подвешенный при помощи тяг, пропущенных через уравновешивающую дугу к спуско-подъемному приспособлению, и наковальню с подпружиненными фиксаторами, отличающееся тем, что, с челью повышения производительности, наковальня выполнена в виде двух горизонтально расположенных и симметрично охватывающих трубу полукольцевых пластин, шарнирно соединенных с нижним торцом забивного сна-ряда, имеющего сквозные вертикальные каналы, расположенные симметрично его центральной оси, в которых установлены i пружины, связанные гибкой -связью с (Л пластинами.

в JL /9

Г1

Фмг.З

-JE

Фи.5

vt6

Фп.1

f

fPuzS