Устройство для вибровращательного бурения Советский патент 1984 года по МПК E21B7/24 E21B19/08 

to

оо

00

Изобретение относится к горной технике, в частности к устройствам для бурения скважин вибровращательным способом.

Известно устройство для вибровращательного бурения, содержащее вибровращательный буровой агрегат, включающий вибровращательную каретку с механизмами вибратора и вращателя, электродвигатели которых смонтированы на подрессорной площадке, связанной канатом с лебедкой, осуществляющей подачу, а также спускоподъем ные операции 1.

Недостатком этого устройства является то, что оно подвержено возникновению «резонансных режимов вибровращательного разрущения забоя скважины при проходке валунистых россыпей, вызывающих увеличение амплитуды колебаний подрессорной площадки.

Известно устройство для вибровращательного бурения, содержащее лебедку с приводом, барабан которой связан канатом с подпружиненной рамой вибровращательного бурового агрегата, включающего вибровращательный механизм с приводом и бурильную колонну 2.

Недостатком известного устройства является также возможность возникновения «резонансного режима работы вибратора, при котором не исключается вероятность возрастания абсолютных значений амплитуды колебаний до опасных величин, что приводит к значительным динамическим перегрузкам всех элементов устройства, участвующих в колебаниях, а в случае выхода на «резонансный режим повыщается вероятность обрыва каната.

Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет снижения динамических нагрузок на его элементы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для вибровращательного бурения, содержащем лебедку с приводом, барабан которой связан канатом с подпружиненной рамой вибровращательного бурового агрегата, включающего вибровращательный механизм с приводом и бурильную колонну, барабан лебедки выполнен из ведущей и натяжной секций, связанных между собой посредством предварительно напряженного упругого элемента, при этом ведущая секция установлена жестко на валу лебедки и посредством каната связана с верхней частью рамы вибровращательного агрегата, а натяжная секция, устанорлённая свободно на валу лебедки, снабжена обгонной муфтой и связана канатом с нижней частью рамы.

На чертеже изображена кинематическая схема предлагаемого устройства для вибровращательного бурения.

Вибровращательный буровой агрегат состоит из вибровращательного механизма

1, бурильной колонны 2 с коронкой 3 и подпружиненной рамы 4, на которой размещены электродвигатели 5 привода вибровращательного механизма. Корпус вибровра5 щательного механизма 1 и подпружиненная рама 4 связаны пружинами 6.

Подпружиненная рама 4 канатом 7 соединена с натяжной секцией 8 барабана свободно вращающейся на валу 9 лебедки 10, привод которой осуществляют электродвигателем 11 и канатом 12 с ведущей секцией 13 барабана, жестко насаженной на вал 9.

Ведущая секция 13 барабана снабжена

5 электротормозом 14 и соединена предварительно напряженным упругим элементом (например закрученным торсионом) 15, создающим натяжение канатов 7 и 12, с натяжной секцией 8 барабана, ступица которой оснащена обгонной муфтой 16.

0 Устройство для вибровращательного бурения работает следующим образом.

Рабочий режим осуществляют включением электродвигателей 5, которые приводят в действие вибровращательный меха5 низм 1. Бурильная колонна 2 коронкой 3 разрущает забой скважины. Подача бурильной колонны происходит под действием сил тяжести вибровращательного механизма 1 и подпружиненной рамы 4 с электродвигателя.ми 5 (при этом электродвигатель 11

0 и электротормоз 14 отключены).

При проходке крепких пород коронка 3 с бурильной колонной 2 и вибровращательным механизмом 1 отскакивают от забоя, увлекая подпружиненную раму 4, перемещение которой вверх ограничено натяжением каната 7, так как натяжная секция 8 барабана, с которого канат 7 сматывается, стопорится обгонной муфтой 16.

Таким образом, при последующем дви0 жении вниз подпружиненная рама 4 обладает меньщей потенциальной энергией, чем в случае ее неограниченного полета вверх, и, следовательно, энергия единичного удара изменяется незначительно за счет некоторого увеличения амплитуды колебаний виб ровращательного механизма 1 в результате больщего сжатия пружин 6. Следовательно, проходка скважин в крепких породах с использованием изобретения происходит при больщих количествах ударных взаимо0 действий с ограниченной энергией единичного удара, что способствует увеличению скорости погружения бурильной колонны. При проходке слабых пород, когда величина отскока буровой коронки сравнительно мала, амплитуда колебаний подпружиненной рамы

5 не превыщает величину свободного хода обгонной муфты и, следовательно, последняя в указанных условиях работы не блокируется. Для осуществления маневровых one

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРОВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ, содержащее лебедку с приводом, барабан которой связан канатом с подпружиненной рамой вибровращательного бурового агрегата, включающего вибровращательный механизм с приводом и бурильную колонну, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства за счет снижения динамических нагрузок на его элементы, барабан лебедки выполнен из ведущей и натяжной секций, связанных между собой посредством предварительно напряженного упругого элемента, при этом ведущая секция установлена жестко на валу лебедки и посредством каната связана с верхней частью рамы вибровращательного агрегата, а натяжная секция, установленная свободно на валу леСО бедки, снабжена обгонной муфтой и связана канатом с нижней частью рамы.