Устройство для бурения скважин большого диаметра Советский патент 1985 года по МПК E21D1/06 

111 Изобретение относится к механизации строительных работ при сооружении скважин под опоры контактной сети в скальных и вечномерзлых грунтах и может быть использовано при бу рении скважин в строительстве, геоло гии, горнорудной и нефтяной промьшленности. Известно устройство для бурения скважин, включающее передвигающуюся по вертикальной стойке буровую карет ку с приводом и редуктором, на которой смонтированы (бурильная труба с буровым инструментом и шнековый тран спортер с центральным.забурником, проходящий внутри бурильной трубы ij Однако это устройство применимо лишь для бурения относительно мягких грунтов и не может быть использовано при бурении скважин в крепких породах. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для бурения скважин большого диаметра, включающее шнековую колонну с долото установг.еннута коаксиально ей транспо тгрующую трубу с долотом-расширителем и каретку с приводом и редуктором для одновременного вращения шнеKOBcfi колонны и транспортирующей тру бы 2 . Недостатком данного устрог ства яв ляется низкая эффективность- гУурения в крепких и мерзлых, грунтах, так как прилагагмая к буровой каретке осевая нагрузка передается одновременно на центральное долото и долотс-расширитель, что затрудняет, создакие больших удельных давлений шарошечных долот на разбуриваемую порску и получение высота х скс ростей бурений. Это особенгю прояв шется, когда максимальная вел1-гчина осевой нагрузки, прилагаемой к каретке, ограничена возможНОСТЯК1 буровой установки. Цель изобретения - повышение эффектргвности бурения путем автоматического перераспределения осевой нагрузки 1га долота. Указанная цель достигается тем, что устройство для бурения скважин большого диаметра, включающее шнековую колонну с долотом, установленную коагссиально ей транспортируюя4ую трубу с долотом-растлирителем и каретку с .водом и редуктором для одновременного вращения ганековоГ котгоннь и 32 транспортирующей трубы, снабжено гидроцилиндрами, траверсой, упорным кольцом и концевыми переключателями с переключающим блоком, причем гидро цилиндры жестко закреплены на каретке, траверса соединена со штоками и шнековой колонной, а последняя установлена с возможностью осевого перемещения относительно транспортирующей трубы, при этом упорное кольцо закреплено на шнековой колонне, а концевые переключатели - на каретке на двух уровнях с возможностью контакта с упорным кольцом. На чертеже изображена схема устройства для бурения скважин большого диаметра. Устройство включает долото 1, укрепленное на шнековой колонне 2, проходящей внутри транспортирующей трубы 3, На конце последней укреплено долото-расширитель 4, В верхней части транспортирующей трубы вьтолнены разгрузочные окна 5 для удаления бурового шлама. Транспортирующая труба через подшипник 6 соединена с кареткой 7, которая может перемешаться по стойке 8 под действием прилагаемой извне осевой нагрузки Р. Внутри каретки смонтирован редуктор 9, включающий эпициклическую шестерню 10, жестко соединенную с транспортирующей трубой .3, и солнечную шестерню 11, соединенную посредством шлицев 12 с возмолсностью осевого перемещения со шнековой колонной 2. , . Солнечная и эпициклическая шестерни входят в зацепление с шестернями 13, валы 14 которых соединены с выходныьш валами приводных гидродвигателей 15, установленных на каретке 7. На каретке 7 установлены также гидроцилиндры 16, рабочая жидкость к которым подводится через гидропроводы 17. Создаваемое гидроцилиндрами 16 усилие передается на шиековую колонну 2 через траверсу 18. Для управления работой гидроцилиидрон 16 на них установлены две пары концевых переключателей 19 и 20, а со штоковой колонной 2 жестко соеди1сено упорное кольцо 2 i. С этими элементами электрически соединен переключающий блок 22, через который гидропроводы 1 7 могут быть подсоединены к напорной же сливной магистрали. Устройство работает следующим образом.

При включенных приводных гидродвигателях 15 обеспечивается постоян ное вращение шнековой колонны 2 с долотом 1 и транспортирующей трубы 3 с долотом-расширителем 4.

Для осуществления углубки скважин к каретке 7 прилагается осевая нагрузка PQJ. и одновременно включается гидросистема, управляющая работой гидроцилиндров 16, а также подается электропитание на переключающий блок 22. В исходном положении переключающего блока напорная магистраль подключена к подводящим гидропроводам 17. При этом жидкость под давлением подводится к верхним полостям гидроцилиндров 16, поэтому поршни гидроцилиндров перемещаются вниз и через траверсу Т8 создают вьщвигающее усилие на шнековую колонну 2 с укрепленным на ее конце долотом 1. Происходит разработка грунта только долотом 1.

По мере разработки сквс1жины шнековая колонна 2 вместе с долотом 1 продвигается в осевом направлении вниз при относительно неизменном положении каретки 2 и транспортирующей трубы 3. Это возможно благодаря наличию скользящего шлицевого соединения 12. Разработка скважины долотом 1 продолжается до тех пор, пока упорное кольцо 21 не упрется в концевые переключатели 19. При нажатии на них срабатьшает переключающий блок 22, который переводит подводящие гидропроводы М на слив. Это позволяет снять осевую нагрузку со шнековой колонны 2. Вся приложенная к буровой каретке 7 осевая нагрузка начинает

передаваться через подшипник 6 и транспортирующую трубу 3 на долоторасширитель 4. Разработка грунта в скважине теперь осуществляется долотом-расширителем 4. Долото 1 продолжает совершать вращательное движение вместе со шнековой колонной 2, одйако в осевом направлении не пpoдвигaeся. По мере разработки скважины долотом-расщирителем 4 каретка 7-BMecre с 1ранспортирующейг-трубой Зфпер,емещается в осевом направлении -вниз. Это происходит до тех пор, пока концевые переключатели 20 не упрутся в упорное кольцо 21 При нажатии на них срабатьшает переключающий блок 22, который вновь подсоединяет подводящие гидропроводы 17 к напорной магистрали. Жидкость под давлением, снова подводится к верхним полостям гиироцилиндров 16, что приводит к передаче осевой нагрузки через траверсу 18 и шнековую колонну 3 на долото 1. Начинается повторная разработка скважины этим долотом. Работа гидроцилиндров 16 рассчитьшается таким образом, чтобы при подключении их к напорной магистрали суммарная осевая нагрузка, создаваемая на их штоках, была достаточной для уравновешивания осевой нагрузки, прилагаемой к каретке 7. При этом приложенная к каретке 7 осевая нагрузка автоматически, по мере разработки скважины, передается то на долото 1, то на долото-расширитель 4.Использование изобретения для передвижных буровых установок позволит повысить эффективность бурения скважин в крепких и мерзлых грунтах.

напорной

U, магистр ant/

На слиб

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВА ЖИН БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА, включающее шнековую колонну с долотом, установленную коаксиально ей транспортирующую трубу с долотом-расширителем и каретку с приводом и редуктором для одновременного вращения шнековой колонны и транспортирующей трубы, о тличающееся тем, что, с целью повьшения эффективности бурения путем автоматического перераспределения осевой нагрузки на долота, оно снабжено гидроцилиндрами, траверсой, упорным кольцом и концевыми переключателями с переключающим блоком, при-- чем гидроцилиндры жестко закр плены на каретке, траверса соединена со штоками и шнековой колонной, а пос-, ледняя установлена с возможностью осевого перемещения относительно транспортирующей трубы, при этом упорное кольцо закреплено на шнековой колонне, а концевые переключатели - на каретке на двух уровнях с возможностью контакта с упорным кольцом.1