Устройство наклонного бурения для бестраншейной прокладки трубопроводов под препятствиями Советский патент 1986 года по МПК E02F5/18 

Изобретение относится к decTpaHUjeftnoft подземной прокладке трубопроводов, в частности к прокладкам трубопроводов под реками методом направленного бурения.

Цель изобретения -- повышение эффективности работы за счет улучшения стабилизации якорной системы при одновременном улуч иении условий труда.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устрйоство, вид сбоку; на фиг. 2 - приспособление, автоматически управляющее изменением наклона основной рамы; на фиг. 3 - принципиальная с.хема привода нажимной траверсы, переменяемой вдоль основной рамы.

Устройство содержит дополнительную раму 1, выкладываемую на повер.хность грунта, к которой шарнирами 2 крепится сверху основная рама 3 портального типа, состоящая из двух балок и поперечины 4 с центральным отверстием, через которое проходят технологические трубопроводы 5. На .балках основной рамы 3 установлена с возможностью перемещения вдоль них подвижная траверса 6 с двумя кронштейнами 7 в. передней части. К кронштейнам 7 посредством щарниров 8 прикреплен центратор 9, выполненный в виде цилиндра с упорным выступом 10 внутри и предназначенный для удержания конца трубопровода 11 и передачи на него нажимного усилия. Для перемещения подвижной траверсы 6 вдоль балок основной рамы 3 последняя оснащена двумя полиспастными системами 12 и 13. Первая из них предназначена для перемещ.ения подвижной траверсы 6 вперед и приводится в действие лебедкой 14, а вторая - для перемещения ее назад и приводится в действие лебедкой 15. Обе лебедки расположены на дополнительной 1 и управляются из кабины 16 управления.

Для управляемого наклона основной рамы 3 на конце дополнительной рамы 1 при помощи шарниров 17 установлена стойка 18, состоящая из двух направляющих s9 и верхней поперечины 20. На направляющих 19 нанизаны с возможностью перемещения вдоль них два ползуна 21, укрепленные при помощи щарниров 22 на поперечине 4 основной рамы 3. Для подъема и спуска ползунов 21 по направляющим 19 ползуны 21 соединены с верхней поперечиной 20 полиспастом 23, приводимым в действие лебедкой 24, установленной на дополнительной раме 1. Снизу к дополнительной раме 1 жестко прикреплена якорная система 25 в месте расположения шарнира 2 крепления к ней основной рамы 3.

Для удержания на весу секции трубопровода 11 на основной раме 3 установлен с возможностью перемещения вдоль нее элеватор 26, соединенный канатом 27 с подвижной траверсой 6.

На дополнительной раме 1 также в месте расположения шарнира 2 установлено приспособление 28, автоматически управляющее из.менением наклона основной рамы в процессе бурения, выполненное с возможностью взаимодействия с трубопроводом 11 на участке, расположенном ниже положения, которое занимает торец трубопровода при монтаже очередной новой секции.

Приспособление 28 может быть установлено на подвижной траверсе 6 с возможностью взаимодействия с копиром 29, расположенным параллельно заданной траектории ее движения и укрепленным на дополнительной раме 1..

Приспособление 28 .может быть выполнено, например, в виде корпуса 30, внутри которого находится с возможностью перемещения вдоль него щтока 31, оканчивающийся с одной стороны щупом в виде ролика 32, а с другой - цилиндрическим выступом 33. На шток 31 надеты с одной стороны шайба 34, а с другой - втулка 35,

в которые упираются при взаимодействии с корпусом 30 соответственно пружины 36 и 37. В корпусе 30 установлены конечные выключатели 38 и 39 таким образом, что выключатель 38 может взаимодействовать с втулкой 35, а выключатель 39 - с цилиндрическим

вь ступом 33 при перемещении штока 31 вниз. Элеватор 26 оборудован защелкой 40., взаимодействующей с торцом секции трубопровода 11 и предохраняющей ее от сползения вперед.

Устройство работает следующим образом.

Основную раму 3 опускают лебедкой 24 и полиспастом 23 в нижнее положение, подают на нее грузоподъемным механизмо.м {не показан) очередную трубную секцию для наращивания с трубопроводом 11, вставляя ее в центратор 9 до соприкосновения с упорным выступом 10 и выкладывая другим концом на элеватор 26, оборудованный защелкой 40, предохраняющей трубную секцию от сползания вниз при подъеме основной рамы 3. Секцию трубопровода II подают на основную раму 3 с комплектом секций технологических трубопроводов 5, находящихся внутри нее. После укладки секции трубопровода 1 на центратор 9 и элеватор 26 концы секций технологических трубопроводов 5, выступающие из центратора 9, соединяют гибкими трубопроводами с насосными агрегатами (не показаны). Поднимают основную раму 3, соединяют секции технологических трубопроводов 5, находяу иеся в наращиваемой секции трубопровода 11, с одноименными трубопроводами, проложенными в основном трубопроводе 11, и приспускают при помощи полиспастной системы 13 и лебедки 15 подвижную траверсу 6 с элеваторо.м 26 до соприкосновения торца трубной секции с

трубопроводом 11. Центрируют и сваривают стык. Включают насосные агрегаты (не показаны) и начинают подачу по технологическим трубопроводам 5 промывочной жидкости на забой. Затем включением лебедки 14 посредством полиспастной системы 12 производят подачу трубопровода 11 в образуемую скважину, одновременно стравливая лебедкой 15 тяговый канат полиспастной системы 13. Подвижная траверса 6, перемещаясь с трубопроводом 11, опускает при помощи каната 27 элеватор 26 до упора его в дополнительную раму 1, достигнув которой, элеватор 26 останавливается, пропуская мимо себя трубопровод 11. В том случае, если трубопровод II сваривают из криволинейных трубных секций, движение подвижной траверсы 6 также должно осуществляться по криволинейной траектории. С этой целью включают приспособление 28, которое начинает управлять изменением наклона основной рамы 3 путем подъема или опускания ползунов 21 по направляющим 19 стойки 18 посредством лебедки 24 и полиспаста 23. Если приспособление 28 установлено в месте расположения щарнира 2 на дополнительной раме 1, что снятие нагрузки с рычага выключателя 38 вызывает опускание вниз основной рамы 3 (лебедка 24 сматьь вает канат), а нажатие на рычаг выключателя 39 вызывает ее подъем (лебедка 24 наматывает канат). Если приспособление 28 установлено на подвижной траверсе 6 и упирается щупом 32 в копир 29, то нажатие на рычаг выключателя 38 приводит к остановке подъема основной рамы 3, а нажатие на рычаг выключателя 39 вызывает ее опускание. При утапливании щупа 32 в корпус 30 щток 31 перемещается вниз и пружина 37, толкая за ним втулку 35, нажимает ей на рычаг выключателя 38, останавливая подъем основной рамы 3. При перемещении подвижной траверсы 6 с трубопроводом 11 в направлении проходки щуп 32, взаимодействуя с копиром 29, продолжает утапливаться в корпус 30 приспособления 28, но усилие на рычаг выключателя 38 не возрастает за счет разгрузки пружины 37. Дальнейщее перемещение щупа 32 со щтоком 31 приводит к нажатию цилиндрическим выступом 33 на рУчаг выключателя 39 и опусканию основной рамы 3 до того момента, пока втулка 35 не отпустит рычаг выключателя 38, так как после этого начнется подъем основной рамы 3. Таким образом производится регулировка наклона основной рамы 3 и движение подвижной траверсы 6 по необходимой криволинейной траектории, а щарнир 8 обеспечивает при помощи центратора 9 непрерывную передачу усилия на торец трубопровода 11, непараллельный передней плоскости подвижной траверсы 6. После подхода подвижной траверсы 6 в свое крайнее переднее положение проходку прекращают и подвижную траверсу 6 перемещают в крайнее заднее положение. При этом центратор 9 освобождает торец трубопровода 11 для стыковки с новой трубной секцией, а элеватор 26 также перемещается канатом 27 в свое первоначальное положение. Гибкие трубопроводы отсоединяют от технологических трубопроводов и основную раму 3 снова опускают вниз посредством лебедки 24 и полиспаста 23 для монтажа новой трубной секции и повторения цикла проходки. Реактивные силы грунтового сопротивления, возникающие при каждом очередном цикле внедрения трубопровода 11 в грунт, создают момент, стремящийся повернуть и выглубить якорь 25. Однако его жесткое крепление к дополнительной раме 1 и выполнение этой рамы выступающей далеко вперед якорной системы 25 с расположением на этом выступе силового оборудования в виде лебедок 14 и 15, кабины 16 управления и других агрегатов, создают восстанавливающий момент, нейтрализующий действие момента реактивных сил и стабилизирующий работу устройства. Управляемый подъем основной рамы 3 в сочетании с конструктивньш устройством подвижной траверсы 6, элеватора 26 и других элементов позволяет все монтажные и сварочные работы вести примерно на уровне дополнительной рамы 1, что облегчает труд обслуживающего персонала и делает его значительно более безопасным, позволяя при этом применять подъемный кран меньшей грузоподъемности. Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известными заключаются в повышении эффективности его работы за счет большей устойчивости якоря, возможности прокладки трубопровода, монтируемого из кривых трубных секций, безопасности работы обслуживающего персонала, улучщения условий труда и применимости грузоподъемных средств с малой высотой подъема и ограниченным вылетом. Предлагаемое устройство является также более транспортабельным и может перевозиться с помощью трубовозов.

29

Фиг. 2

1. УСТРОЙСТВО НАКЛОННОГО БУРЕНИЯ ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДОВ ПОД ПРЕПЯТСТВИЯМИ, включающее основную раму с механизмом ее наклона в виде стойки с шарнирами и подвижной траверсой с центратором, кабину управления и дополнительную раму, связанную с основной рамой и якорной системой, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы за счет улучшения стабилизации якорной системы при одновременном улучшении условий труда, оно снабжено приспособле : 5 1/0 нием для автоматического управления наклоном основной рамы, при этом якорная система связана с дополнительной рамой жестко, а последняя связана с основной рамой посредством шарниров и стойки механизма наклона основной рамы с укрепленными на ней направляющими ползунами, соединенными шарнирно с основной рамой. 2.Устройство по п. I, отличающееся тем, что приспособление для автоматического управления наклоном основной рамы выполнено в виде копира и щупа с концевыми выключателями, при этом копир закреплен на дополнительной раме, а щуп установлен на подвижной траверсе с возможностью взаимодействия с копиром. 3.Устройство по п. I, отличающееся тем, что центратор выполнен с упорным выступом и укреплен на подвижной траверсе посредством шарниров с возможностью поворота в вертикальной плоскости, при этом щарниры установлены перед упорным вы ступом. 4.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что кабина управления размещена на дополнительной раме перед якорной системой и щарнирами, которыми связаны дополнительная и основная рамы.