Станок для ударно-канатного бурения Советский патент 1986 года по МПК E21B1/04 E21B3/00 

Изобретение относится к области бурения, в частности к устройствам для ударно- канатного бурения.

Целью изобретения является сохранение установленной мощности привода при повышении производительности бурения.

На чертеже показана схема устройства станка.

Станок состоит из основания-платформы 1, направляющих 2-4, неподвижных шкивов 5 и 6, подвижных щкивов 8-10, 10 маховиков-барабанов 11 -16, валов 17 и 18, двигателей 19-21, канатов 22-27, тормоза 28, рабочих инструментов 29 и 30.

Платформа 1 устанавливается на самоходном или другом шасси на некоторой высоте относительно устья скважины, достаточном для первоначального забуривания. На платформе I установлены горизонтальные направляющие 2-4. Каждая направляющая снабжена одним из жестко закрепленных в ее торцовой части шкивов 5-7 20 и одним из перемещаемых вдоль направляющей щкивов 8-10. Со стороны щкивов 5-7 установлена инструментальная лебедка, состоящая из барабанов 11 -13 на валу 17 с двигателем 19 и тормозом 28. Со стороны шкивов 8-10 расположена лебедка основного привода в виде маховиков-барабанов 14-16, вала 18, двигателей 20 и 21. Барабаны инструментальных лебедок 11 и 13 канатами 22 и 23 через шкивы 2, 9 и 7, 10

Двигатели и 21 однотипные. Их статор- ные обмотки соединены друг с другом последовательно и сфазированы таким образом, чтобы суммарный вращающий момент относительно вала 18 был равен нулю.

Станок работает следующим образом.

Исходное положение - буровой инструмент вывещен над забоем скважины на некоторой высоте, барабаны 11 -13 заторможены, канаты 25-27 частично уложены на барабаны 14-16 таким образом, чтобы обеспечить начальный ход инструмента до контакта с забоем. Подается напряжение на входные зажимы двигателя 20, равное номинальному напряжению двигателей. Это напряжение делится между двигателями 20 и 21 поровну. Каждый двигатель развивает 25% пускового момента при сниженном вдвое пусковом токе. Так как моменты двигателей уравновешивают друг друга, то система остается неподвижной. Кратковременно щунтируется (или включается параллельно) статорная обмотка двигателя 21 (коммутационная аппаратура не показана). В результате этого напряжение на двигателе 20 возрастает до номинального (на двигателе 21 становится равным нулю). Двигатель 20 запускается в работу и вращает вал 18 с барабанами. Канат 26 укладывается в каиавку барабана 15, тогда как канаты 25 и 27, наоборот, будут сбегать с барабанов 14 и 16. Следовательно, под действием силы тяжести

соответственно связаны с трубчатым доло- зо инструмента 29 щкивы 9 и 10 начнут перетом (кольцом) 29. Крепление канатов 22 и 23 к кольцу 29 диаметральное. Внутри кольца 29, соосно с ним, размещено с небольщим зазором цилиндрическое долото 30, связанное канатом 23 через шкивы 6 и 8 с барабаном 12 инструментальной лебедки. Высота 35 инструментов 29 и 30 одинаковая и несколько больше высоты их подъема над забоем скважины при бурении. Барабаны 11 -13 снабжены тормозным устройством, управляющий элемент 28 которого установлен в .„ зоне крайних положений шкивов 8-10 при их удалении от основного привода, и может контактировать со шкивами 8-10.

мещаться к щкивам 5 и 7, а шкив 8 будет перемещаться в направлении к барабану 15. Инструмент 29 падает на забой, а инструмент 30 двигателем 20 поднимается над забоем.

После начала запуска последовательное включение двигателей 20 и 21 восстанавливается и сохраняется до полной остановки станка. При подключении двигателя 21 последовательно с двигателем 20 напряжение на двигателе 20 несколько уменьщается, а на двигателе 21 возрастает и составляет порядка 10% от номинального. Развиваемый двигателем 21 противодействующий момент имеет величину второго порядка малости, т.е. двигатель 21 в описываемом цикле выполняет функцию реактора. По мере подъема инструмента 30 и опускания инструмента 29 увеличивается момент от силы тяжести инструментов, так как радиусы навивки канатов на барабанах 14 и 16 уменьщаются, а 50 на барабане 15 радиус навивки возрастает. По мере увеличения нагрузки двигатель 20 снижает обороты, его скольжение увеличивается, а напряжение на зажимах статорной обмотки падает. Одновременно возрастает напряжение и момент двигателя 21. В момент удара инструмента 29 о забой скважины происходит резкое увеличение нагрузки на двигатель 20, так как исчезает уравновеМаховики-барабаны 14-16 установлены на валу 18, который является общим для двигателей 20 и 21. Барабан 14 связан канатом 27 с перемещаемым шкивом 9, барабан 15 связан канатом 26 с перемещаемым щки- вом 8, барабан 16 связан канатом 25 с перемещаемым шкивом 10. Каждый из барабанов 14-16 имеет канавку для укладки своего каната виток на виток. Глубина этих канавок выполнена такой, чтобы в них вмещалась бухта каната, когда соответствующий из перемещаемых шкивов 8-10 занимает крайнее от неперемещаемых щкивов 5-7 положение. Крепление канатов 25 и 27 к барабанам 14 и 16 диаметрально противоположно креплению каната 26 к барабану 15.

Двигатели и 21 однотипные. Их статор- ные обмотки соединены друг с другом последовательно и сфазированы таким образом, чтобы суммарный вращающий момент относительно вала 18 был равен нулю.

Станок работает следующим образом.

Исходное положение - буровой инструмент вывещен над забоем скважины на некоторой высоте, барабаны 11 -13 заторможены, канаты 25-27 частично уложены на барабаны 14-16 таким образом, чтобы обеспечить начальный ход инструмента до контакта с забоем. Подается напряжение на входные зажимы двигателя 20, равное номинальному напряжению двигателей. Это напряжение делится между двигателями 20 и 21 поровну. Каждый двигатель развивает 25% пускового момента при сниженном вдвое пусковом токе. Так как моменты двигателей уравновешивают друг друга, то система остается неподвижной. Кратковременно щунтируется (или включается параллельно) статорная обмотка двигателя 21 (коммутационная аппаратура не показана). В результате этого напряжение на двигателе 20 возрастает до номинального (на двигателе 21 становится равным нулю). Двигатель 20 запускается в работу и вращает вал 18 с барабанами. Канат 26 укладывается в каиавку барабана 15, тогда как канаты 25 и 27, наоборот, будут сбегать с барабанов 14 и 16. Следовательно, под действием силы тяжести

мещаться к щкивам 5 и 7, а шкив 8 будет перемещаться в направлении к барабану 15. Инструмент 29 падает на забой, а инструмент 30 двигателем 20 поднимается над забоем.

После начала запуска последовательное включение двигателей 20 и 21 восстанавливается и сохраняется до полной остановки станка. При подключении двигателя 21 последовательно с двигателем 20 напряжение на двигателе 20 несколько уменьщается, а на двигателе 21 возрастает и составляет порядка 10% от номинального. Развиваемый двигателем 21 противодействующий момент имеет величину второго порядка малости, т.е. двигатель 21 в описываемом цикле выполняет функцию реактора. По мере подъема инструмента 30 и опускания инструмента 29 увеличивается момент от силы тяжести инструментов, так как радиусы навивки канатов на барабанах 14 и 16 уменьщаются, а на барабане 15 радиус навивки возрастает. По мере увеличения нагрузки двигатель 20 снижает обороты, его скольжение увеличивается, а напряжение на зажимах статорной обмотки падает. Одновременно возрастает напряжение и момент двигателя 21. В момент удара инструмента 29 о забой скважины происходит резкое увеличение нагрузки на двигатель 20, так как исчезает уравнове

шивание сил тяжести инструментов 29 и 30, ибо канаты 25 и 27 полностью сходят с барабанов 14 и 16. Двигатель 20 и барабаны 14-16 останавливаются. Напряжение сети снова делится между двигателями 20 и 21 поровну. Однако теперь система неуравно- вешена. С моментом двигателя 21 суммируется момент от силы тяжести поднятого относительно начального уровня инструмента 30. Этим моментом вал 18 вращается в направлении вращения двигателя 21. При этом скольжение двигателя 21 уменьшается (а у двигателя 20 увеличивается), поэтому полное сопротивление фазы двигателя 21 увеличивается. В результате происходит новое перераспределение напряжения сети между двигателями 20 и 21. На двигателе 21 напряжение и момент растут, а на двигателе 20 переходит в режим управляемого реактора. Теперь канаты 25 и 27 наматываются на барабаны 14 и 16, а канат 26 сбегает с барабана 15. Подвижный шкив 8 удаляется от барабана 15, а подвижные шкиРедактор П. Коссей Заказ 5099/32

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

вы 9 и 10 приближаются к барабанам 14 и 16. Инструмент 29 поднимается над забоем, а инструмент 30 падает на забой. Цикл отрабатывается аналогично.

После полного схода каната 26 с барабана 15 инструмент 30 достигает крайнего положения при установленной длине каната 23 и ударяет о забой скважины. Если же длины каната 23 недостаточно, то, вследствие растормаживания барабана 12 путем воздействия обоймы подвижного шкива 8 на управляющий элемент тормоза 28, под действием силы тяжести инструмента 30, барабан 12 проворачивается и активная длина каната 23 увеличивается. Аналогично происходит удлинение канатов 22 и 24. В случае обоймами шкивов 9 и 10 через управляющий элемент тормоза 28 растормаживаются барабаны 11 и 13.

Двигатель 19 служит для вращения барабанов 11 -13 при подъеме инструментов 29 и 30 из скважины и для других вспомогательных операций.

Составитель Е. Столбцов

Техред И. ВересКорректор И. Эрдейи

Тираж 548Подписное