Устройство для бурения скважин Советский патент 1983 года по МПК E21B3/02 E21B17/03 E21B19/00 

1C

00

ел

00 1 Изобретение относится к горной пр мышленности, в частности к устройствам для бурения скважин. Известно устройство для бурения скважин, содержащее двигатель, редуктор, корпус, шпиндель, стакан, па дающую втулку и переходник для соеди нёния со штангой бурового става Cl } Недостатками устройства являются: продолжение вращения шпинделя и става буровых, штанг после отключения двигателя в режиме расхода кинетичес кой энергии, накопленной вращающейся системой, содержащей двигатель, шестерни, вал и шпиндель редуктора, ста кан и став буровых штанг (вращение а фазе выбега или замедления), остановка шпинделя и става буровь1х штанг в случайном угловом положении, часто не совпадающем с заданным, необходимость кратковременного пуска двигателя для устранения углового отклонения бурового става и повторение этой операции пока не будет достигну остановка става буровых штанг в заданном угловом положении, ориентированном относительно взаимодействую щих со штангой устройств и необходимом для вылолнения последующих механизированных операций, например пода чи ключа или толкателя для размыкани пружинного заика, и, в результате, не производительные затраты времени на выполнение перечисленных операций. Известно устройство для бурения скважин, включающее вращатель, шпиндель, буровь е штанги и узел соединения бурового става с вращателем бурового станка, содержащий установленную на шпинделе подпружиненную втулку, имеющую возможность осевого пере мещения соответственно относительно шпинделя и бурового става 23 Устройство позволяет сократить время на соединение бурового става с вращателем, но его недостатком является случайное угловое положение буровой штанги после отключения вращателя , не совпадающее с ориентированными относительно взаимодействующих со штангой устройств для выполнения последующих механизированных операций. Цель изобретения - сокращение времени вспомогательных операций при сборке и разборке бурового стаба. Указанная цель достигается тем, что устройство для бурения скважин. 582 включающее вращатель, шпиндель, буровой став и узел соединения шпинделя с буровым ставом, содержащий установленную на шпинделе подпружиненную втулку, имеющую возможность осевого перемещения соответственно относительно шпинделя и бурового става, снабжено обоймой и поворотным фиксатором с приводом, обойма установлена на бу ровом ставе с возможностью взаимодействия с ним посредством винтовых выступов, выполненных соответственно на внешней поверхности бурового стаBia и внутренней поверхности обоймы, и с торцом подпружиненной втулки, причем на наружной поверхности обоймы . выполнены упоры для взаимодействия с поворотным фиксатором. На фиг.1 изображено устройство для бурения скважин; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг.1 (взаимное положение деталей, исходное соответствует фазе вращения перед отключением двигателя). Устройство для бурения скважин включает вращатель 1, шпиндель 2, буровой став, состоящий из штанги 3 и жестко связанной с ней муфты , которая посредством замкового шарикового подшипника 5 закреплена на конце шпинделя 2 с возможностью его относительного вращения, и узел соединения шпинделя с буровым ставом, содержащий установленную на шпинделе 2 втулку 6 с пружиной 7 и рпорным кольцом 8, имеющую возможность осевого перемещения соответственно относительно шпинделя и бурового става посредством шлицов 9 и кулачкового соединения 10, обойму 11, поворотный фиксатор 12, установленный на кронштейне 13, и его привод 14. Муфта 4 и обойма 11 посред ством винтовых выступов 15 и 16, выполненных соответственно на внешней поверхности муфты и внутренней поверхности обоймы, соединены между собой и с возможностью относительного поворота и продольного перемещения в осевом направлении. Обойма 11 соединена с регулируемым ограничителем 17, напрймер, посредством резьбы с возможностью регулирования величины зазора 2 и взаимодействует с торцом подпружиненной втулки 6. На наружной поверхности обоймы 11 выполнены упоры 18 для взаимодействия с поворотным фиксатором 12. Поворотный фиксатор 12, установленный на кронштейне 13, соединен с 31 приводом 1, включение которого на прямой и обратный ход сблокировано с отключением и включением двигателя вращателя посредством, например, электрогидравлической системы управления (не показана). Поперечные оси хвостовика муфты 4 и соединенной с ним штанги 3 определяющие их заданное угловое положение относительно взаимодействующих устройств, базированы относительно опорной поверхности упора 18, на-; пример, ось К-К и лыски параллельны поверхностио( , число и расположение упоров 18 на обойме 11 соответствует числу возможных угловых положений штанги относительно враимодействующего устройства, например, взаимодействию ключа и штанги резьбового соединения с двумя лысками соответст вуют два возможных угловых положения штанги (через 180°) и два диаметраль но противоположных упора на обойме, а взаимодействию ключа и штанги с безрезьбовым замком одностороннего размыкания соответствуют одно угловое положение штанги и один упор на обойме. Угловое положение установленных муфты k и штанги 3 (заданное положение) соответствует расположению взаи модействующих с ними yctpoftcTB, например, поперечная ось штанги совпадает по направлению с продольно осью клюуа , (не показан), стрелка Кд соответствует его продольной оси и направлению подачи. Кронштейн 13 установле г так, что опорная плоскость b поворотного фиксатора 12 в рабочем положении смещена относительно заданного углового положения К -KQ на угол срабатывания Р . Величина угла срабатывания определяет соотношение угла наклона винтовой поверхности выступов 15 и 16, их радиуса и длины хода В обоймы 11. В процессе бурения вращательного движение шпинделя 2 передается посредством шлицевого соединения втулке 6, посредством кулачков - ведомой муфте k и соединенной с ней штан ге 3. После того как бурение окончено, двигатель вращателя отключается, одновременно с этим включается сблокированный с ним привод , поворотный фиксатЬр 12 перемещается по направлению стрелки В в рабочее положение и, взаимодействуя с опорной по 8 .:. 4 верхностью q упора 18, останавливает обойму 11 в положение ОЕ, при этом вЬе други,е части системы продолжают вращательное движение от положения ОЕ к положению ОКо. По мере поворота в пределах .угла винтовые выступы 15 поворачивающей ся муфты 4 взаимодействуют с винтовыми выступами 1б остановленной обоймы 11, и вращательное движение муфты преобразуется в движе- . ние обоймы в осевом направлении, указанном стрелкой Г, при этом обойма 11 в том же направлении сдвигает по шлицам контактирующую с ней втулку 6, . пружины 7 которой сжимаются, а кулачки 10 расцепляются, отключая ведомую муфту А и разделяя вращающуюся систему на две части. Неравные по количеству запасенной кинетической энергии. После этого взаимосвязанное вращательное и поступательное движение муфты k и обоймы 11 продолжается, причем поворот обладающего наименьшим количеством кинетической энергии става буровых штанг3 и ведомой муфты А заканчивается в заданном положении Kp-Kj5 в момент взаимодействия регули руемого ограничителя 17 с торцевой частью винтовых выступов 15. Когда зазор 1 между ними выбран полностью, вращение обладающих наибольшим количеством кинетической энергии втулки 6, шпинделя 2, валов и шестерен редуктора и высокооборотного ротора двигателя (не показаны) в фазе выбега продолжаете и может бб1ТЬ заторможено с помощью известных устройств механического или электрического типов во время подачи ключа или выполнения последующих операций. После того как наращивание бурового става очередной штангой закончено и ключ отведен, включается привод k (на обратный ход) и сблокированный с ним двигатель. вращателя, поворотный фиксатор 12 отводится в исходное положение и освобождает обой f 11, а шпиндель 2, втулка б и контактирующая с ней обойма 11 поворачиваются относительно неподвижных муфты и штанги 3 при этом взаимодействие деталей осуществлйется в обратном порядке. Втулка 6 и обойма 11 за счет усилия пружин 7 и взаимодействия винтовых выступов 16 и 15 перемещаются в осевом направлении, противоположном указанному стрелкой Г, до зацепления кулачков, в результате вращательное движение шпинделя через

включенную муфту передается буровым штангам.

Предлагаемое устройство сразу после отключения двигателя обеспечивает разрыв кинематической цепи в системе вращающихся в фазе выбега частей, отделяя обладающий наименьшим количеством кинематической энергии став буро1зых штанг от остальных частей, в т. ч. и от высокооборотного ротора двигателя, обладающего наибольшим количеством кинетической энергии, и автоматическую остановку буровых штанг

/

в заданном положении, ориентированном относительно взаимодействующих со штангой устройств, например ключа или толкателя, что позволяет переходить S к последующим механизированным вспомогательным операциям - подаче ключа и размыканию замка.

.

Таким образом, использование пред0-ладлагаемого устройства позволит сократить время проведения всопомогательных операций при сборке и разборке бурового ставд.

///////////л.у

-ЗГ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН, включающее вращатель, шпиндель, . буровой став и узел соединения шпинделя с буровым ставом, содержащий Установленную на шпинделе подпружиненную втулку, имеющую возможность осевого перемещения соответственно относительно шпинделя и бурового става, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени вспомогательных операций при сборке и разборке бурового става, устройство снабжено обоймой и поворотным фиксауором с приводом, обойма установлена на буровом ставе с возможностью в;заимодействия с ним посредством винтовых выступов, выполненных соответственно на внешней поверхности бурового ста- . ва и внутренней поверхности обоймы, S и с торцом подпружиненной втулки, при чем на наружной поверхности обоймы выполнены упоры для взаимодействия с поворотным фиксатором.