БУРОВОЙ СТАНОК ДЛЯ УДАРНОГО И УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ Советский патент 1956 года по МПК E21B1/02 

Проходка мелких геологоразведочных, гидрогеологических и инженерно-геологических скважин обычно производится ручным способом. Этот способ очень трудоемок и требует от рабочих приложения больших физических усилий.

Описываемый буровой станок обеспечивает механизацию значительной части операций, составляющих процесс бурения скважин, и тем самым сокращает численность буровой бригады и повышает скорость бурения.

Этот станок позволяет механизировать следующие операции:

а) поперечное «расхаживание» обсадных труб;

б) забивку обсадных труб;

в) вращение буровых наконечников в виде ложек и змеевиков;

г) забивку грунтоносов;

д) работы с желонкой;

е) свинчивание и развинчивание обсадных труб;

ж) спуско-подъемные операции.

Перечисленные операции выполняются путем применения:

а) кривошипно-шатунного механизма в комплексе с фрикционными трубными ключами, позволяющими поворачивать обсадную колонну поочередно вправо и влево или только вправо и только влево;

б) фрикционной лебедки, дающей возможность производить спуско-подъемные операции, а также забивку труб, работу желонкой и забивку буровых инструментов;

в) башмачной трубы с внутренними шпонками для передачи крутящего момента буровым наконечникам;

г) буровых наконечников;

д) телескопического ударного снаряда со шпонками;

е) приспособления для производства ударного бурения на канате.

На фиг. 1 изображен вид станка сбоку; на фиг. 2 - вид станка в плане; на фиг. 3 - ударный телескопический снаряд; на фиг. 4 и 5 - поперечные разрезы этого снаряда; на фиг. 6;- башмачная труба с внутренними шпонками и ее поперечный разрез.

Механизмы станка смонтированы на металлическом подрамнике (1) (фиг. 1), который, в свою очередь, закреплен на деревянных брусьях (2).

Рабочий вал (3) (фиг. 2) установлен на четырех подшипниках (4). На концах вала имеются кривошипы (5) и (6). В середине вала между подшипниками установлен свободно вращающийся двухщечный кулачок (7). Будучи сцеплен с кулачковой муфтой (8), он производит оттяжку и освобождение каната роликом (9), закрепленным на балансире (10). Этим достигается подъем и сбрасывание рабочего инструмента;

Кулачок (7), вращаясь вокруг оси вала (3), при каждом своем обороте подхватывает свободно лежащий конец балансира (10) с роликом (9). Последний, в свою очередь, натягивает канат, чем вызывает отрыв бурового снаряда, желонки или долота от забоя скважины.

Удар по забою скважины осуществляется снарядом, свободно падающим вниз после выхода кулачка из зацепления с балансиром.

Равномерная подача снаряда на забой во время работы балансира регулируется подтягиванием тормозной ленты на барабане лебедки.

Приводной вал (11) несет на себе две шестерни (12) и (13), которые находятся в постоянном зацеплении с зубчатыми колесами (14), (15) и (16). Колеса (14) и (15) свободно посажены на вал (3) и включаются в работу при помощи кулачковых муфт (17) и (18), а колесо (16) посажено на вал лебедки (19) и включается в работу при помощи фрикционной муфты.

Указанные зубчатые передачи выполняют функции коробки передач, сообщая валу (3) две скорости вращения.

Поперечная расходка обсадных труб производится фрикционными трубными ключами (20) и (21), которые соединяются тягами (22) и (23) с кривошипами (5) и (6). Каждый из кривошипов имеет отдельный рычаг включения: рычаг (24) включает кривошип (6), а рычаг (25) - кривошип (5).

Раздельное включение кривошипов позволяет производить «расхаживание» труб как отдельно каждым ключом, так и обоими ключами вместе. Изменяя положение кулачков и длины рукояток ключей, поворот труб можно производить:

а) вращением вправо и влево двумя ключами с кулачками, повернутыми в противоположные стороны;

б) вращением в одном направлении двумя ключами с кулачками, установленными в одну сторону;

в) вращением вправо и влево с одинаковой амплитудой поворота одним ключом;

г) вращением с неодинаковой амплитудой поворота вправо больше, а влево меньше при различной длине рукояток ключей.

Станок приводится в действие от электродвигателя (26) при помощи клиноременной передачи (27).

Вращение и внедрение змеевиков, ложек и других видов буровых наконечников вращательного бурения производится при помощи ударного телескопического снаряда (фиг. 3). Наковальня (28) снаряда (фиг. 5) имеет квадратное сечение и закреплена в трубе (29) так, что может перемещаться в ней вдоль оси и вращаться вместе с ней. Бабка (30) снаряда имеет круглое сечение. Она также закреплена в трубе (29) (фиг. 4) и свободно перемещается вдоль оси трубы, но вращаться вместе с ней не может.

На наружной поверхности трубы (29) телескопического снаряда имеются продольные шпонки (31), а в башмачной трубе (32) (фиг. 6) обсадной колонны такие же шпонки (33) приварены к внутренней поверхности (фиг. 7).

Таким образом, змеевик или ложка, ввернутые в переходник (34) (фиг. 3) ударного телескопического снаряда, вместе с ним на канате (35) (фиг. 1) опускаются на забой скважины, после чего опорный хомут (36) опускается по трубе на планку (37) (фиг. 2) и закрепляется на трубе. При включении в действие поворотных ключей (20) и (21) для вращения вправо обсадные трубы, будучи подвешены на опорном хомуте, будут только вращаться.

Шпонки (33) башмачной трубы (32) переместятся до зацепления со шпонками (31) телескопического ударного снаряда и последний передаст свое вращение на змеевик, или ложку, причем одновременно с вращением следует производить удары бабкой (30) с балансира по наковальне (28). В таком положении бур будет делать и вращательное и поступательное движение, что. обеспечит углубление его в породу.

1. Буровой станок для ударного и ударно-вращательного бурения, отличающийся тем, что, с целью получения возможности обсадки труб путем их поперечного «расхаживания», применен кривошипно-шатунный механизм, передающий возвратно-поступательное движение рукояткам фрикционных трубных ключей, которые, в свою очередь, сообщают вращательное движение колонне обсадных труб.

2. Буровой станок по п. 1, отличающийся тем, что, с целью исключения возможности саморазвинчивания труб обсадной колонны, последняя вправо поворачивается на больший центральный угол, а влево - на меньший, что достигается изменением длины плеч крепления шатунов к рукояткам фрикционных трубных ключей.

3. Буровой станок по п. 1, отличающийся тем, что, в целях производства медленно-вращательного бурения ложками, змеевиками и колонковыми снарядами и для сообщения им осевого усилия применены: башмачная труба со шпонками на внутренней поверхности и ударный телескопический снаряд со шпонками на наружной поверхности его корпуса, которые при вращении колонны обсадных труб взаимодействуют со шпонками башмачной трубы и передают вращение ударному снаряду и прикрепленному к нему суровому наконечнику, по которому в процессе его вращения производятся удары утяжеленной штангой ударного телескопического снаряда.