Подводный пробоотборник Советский патент 1988 года по МПК E21B25/18 

/ / //у /у/ W W ff 7

Фа. 7

Изобретение относится к буровой технике, а именно к буровым установкам, применяемым для пробоотбора пород, находящихся под слоем жидкости, преимущественно на мелководье и труднодоступных зонах, в том числе на биологически опасных участках в отстойниках химической промьшленности.

Целью изобретения является обес- печения возможности способа проб из донных отложений в труднодоступных и биологически опасных зонах.

На фиг.1 показан подводный пробоотборник в транспортном положении, продольный разрез; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З - детали устройства движителя и вращателя, разрез; на фиг.4 вращатель с двигателем в виде реверсивного электромотора, раз- рез; на фиг.З - пробоотборник при бурении, вид сверху; на фиг.6 - схема предварительного забуривания пробоотборника; на фиг.7 - схема установки буровой колонны в вертикальное поло- жение; на фиг.8 - схема расположения буровой колонны в рабочем положении; на фиг.9 - вывод буровой колонны из рабочего положения; на фиг.10 - положение буровой колонны при буксировке в сторону берега.

Трубчатая буровая колонна 1 (фиг.1) соединена с корпусом 2 вращателя 3, внутри которого расположен маховик 4, снабженный устройством торможения в виде прижимаемого к торцу маховика 4 тормоза 5, зацепленного с корпусом через выполненные на его стенках направляющие 6.

Вал маховика 4 (см. также фиг.4) является одновременно выходным валом 7 реверси-вного электродвигателя 8. Корпус электромотора 9 жестко связан с корпусом 2 вращателя через корпус 10 электромагнитного привода диско- вого тормоза 5. Указанный привод выполнен в виде скользящего по выходному валу 7 штока 11, жестко связанного с подпружиненным относительно корпуса 10 электромагнитным сердечником 12, размещенным внутри соленоида 13.

Нижняя часть буровой колонны 1 выполнена в виде шнека с лопастями 14, а в верхней части буровой колонны закреплен поплавок.15 в виде кожуха, герметично закрывающего вращатель и ег о привод элементами 16 - 18. Поплавок 15 (фиг.4) закреплен на выходном вапу 7 через сальник 19 трубы 20

0 5 0

,

Q с

0

5

и через муфту 21 и сальник 22 на цилиндрическом наголовке 23, соединяющем корпус 2 вращателя и буровую колонну 1 посредством фланцевого крепления 24 и разъемно-винтового соединения 25, снабженного стопорящими болтами 26. Разъем последнего соединения обеспечивает отделение буровой колонны 1 от агрегата, включающего поплавок, вращатель и электродвигатель.

Внутрь поплавка 15 пропущен и загерметизирован протянутый от пункта управления энергопитающий кабель 27, подсоединяемый к электродвигателю посредством штепсельного разъема 28, укрепленного на жестких трубках 29 и 30 для пропуска кабеля. При этом трубка 30 закреплена в поворотной защитной крышке 31 и соединена со скользящей контактйой головкой 32, служащей для передачи электрического тока на приемное контактное кольцо 33. Данное электрическое соединение необходимо для обеспечения возможности вращения поплавка 15 вокруг корпуса 2 при работе пробоотборника.

Для буксирования пробоотборника к месту бурения и установки его в вертикальное положение служат -протянутые от пунктов управления тросовые поводья 34 и 35 (фиг.1,2), закрепленные на концах кронштейнов 36 и 37 поплавка 15.

Для перемещения пробоотборника на предусмотрен съемный движитель. Он образован располагаемым на конце буровой колонны 1 гребным винтом 38, насаженным на приводной вал 39. Один конец приводного вала пропущен внутрь буровой колонны 1 и шлицевым соединением связан с Залом.маховика. К другому концу приводного вала 39 присоединена посредством муфты 40 стяжка 41, протянутая к пункту управления. Натяжением оттяжки 41 регулируется погружение гребного винта.

Под пунктами.управления здесь и далее подразумевается место подключения к энергоисточнику, оборудованное пультами управления и коммуникациями связи, а также места закрепления поводьев и оттяжки.

Для установки глубины погружения гребного винта служит закрепляемый на оттяжке 41 дополнительный поплавок 42 (фиг.1). Одновременно пн выполняет роль дополнит ельного плавсредства.

Для увеличения плавучести буровой колонны 1 предусмотрено закрытие ее внутреннего канала посредством герметичных подшипников 43 вращения.

Подводный пробоотборник работает следующим образом.

Доставленная в виде отдельных агрегатов установка собирается на месте применения. Буровая колонна 1 навинчивается на наголовок 23 агрегата включающего вращатель 3, реверсивный электродвигатель 8, соединенный через корпус 10 электромагнитный тормоз и охватывающий их поплавок 15. Вставляется в буровую колонну 1 приводной вал 39 гребного винта 38. При этом надетые на него подшипники 43 играют роль направляющих для попадания конца приводного вала 39 в осевое отверстие выходного вала 7 электродвигателя 8, с которым он соединяется в продольном направлении пшице- вым зацеплением. К оттяжке 41 прикрепляется поплавок 42 и им регулируется погружение гребного винта 38. К основному поплавку 15 присоединяются кронщтейны 36 и 37 с закрепленными на них поводьями 34 и 35. Регулируется положение пробоотборника на плаву в прибрежной зоне.

Далее установка транспортируете в точку бурения, которая координируется с берега известными геодезическими методами, например методом угловых засечек с помощью двух теодолитов либо другими методами. Включается электродвигатель 8 и приводится во вращение гребной винт 38. Управление движением осуществляется поводьями 34 и 35 и оттяжкой 41.

После прибытия пробоотборника на точку бурения приводной вал 39 вместе с гребным винтом 38 выдергивается из буровой колонны 1 и ёытягивается на берег с помощью оттяжки 41. Дополнительное усилие выдергивания может быть обеспечено также путем переключения направления вращен ия гребного винта на обратный ход,.

Затем буровая колонна 1 своим концом, ориентированным в сторону берега, ложится на дно (фиг.6). Путем постепенного натяжения поводьев 34 и 35 с одновременным забуриванием (фиг.7, 8) колонна поднимается в вертикальное положение (фиг.5, 8). При

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

некоторой глубине погружения Н cKEsa- жина сама становится направляющей для дальнейшего бурения. При завинчивании колонны в грунт проба грунта поступает внутрь буровой колонны 1 и удерживается при выемке колонны за счет уплотнения на входе в буровую колонну. После взятия пробы устройство буксируется на берег посредством поводьев 34 и 35 (фиг.9, 10).

Предварительное забуривание пробоотборника производится за счет сталкивания статора электромотора со своего ротора, соединенного с массивным высокоинерционным маховиком. При этом на электромотор подается максимальный пусковой ток. Момент, закручивающий буровую колонну, создается на протяжении времени, необходимого для закручивания маховика до некоторой максимальной постоянной скорости, пока имеется нарастание потребляемой мощности. Здесь используется то. обстоятельство, что для быстрого раскручивания маховика используется мощность, которая не обеспечена системой закрепления корпуса электромотора в пространстве. Завинчивание буровой колонны происходит до тех пор, пока маховик не наберет максимальные обороты. Далее для повторения цикла необходимо плавно затормозить маховик усилием торможения меньшим, чем то, которое необходимо для вывинчивания колонны. Зате циклы повторяются. Описанный режим рекомендуется в первоначальный период .работы установки до забуривания на некоторую величину Н, когда сопротивление забуриванию колонны относительно невелико.

Как только момент сопротивления станет больше, чем пусковая мощность электромотора, заглубление колонны в указанном режиме становится невозможным и осуществляется переход на другой режим работы, которьш является основным. В этом режиме мотор реверсируется, раскручивание маховика производится в том же направлении, что и вращение буровой колонны при ее завинчивании в грунт. После раскручивания маховика до максимальных оборотов он резко тормозится посредством устройства торможения, при этом создается момент торможения больший, чем момент сопротивления завинчиванию буровой колонны в грунт. При торможении колонна как бы увлекается за

Изобретение относится к буровой технике и позволяет обеспечить возможность отбора проб из донных отложений в труднодоступных и биологически опасньк зоных. Подводный пробоотборник (ПП) содержит вращатель 3 с маковичным двигателем, заключенным в корпусе 2 и механически связанным с буровой- колонной (БК) 1, привод маховика (М) 4 и гребной винт 38. В корпусе 2 размещены тормоз 5 с электромагнитным приводом. Поплавок 15 ПП -/ - я выполнен в виде герметичного кожуха корпуса 2 с кронштейнами и тросовыми поводками 34, 35 на его внешней стороне. В БК 1 размещен на герметичных подшипниках приводной вал 39. Тросовая оттяжка 41 ПП имеет дополнительный поплавок 42 и муфту 21. Причем БК 1 выполнена в виде шнека, прикрепленного к корпусу 2. Один конец вала 39 прикреплен к валу М 4, а другой выпущен за пределы БК 1 и к нему прикреплен винт 38 и через муфту 21 поплавок 42 с оттяжкой 41, Привод М 4 выполнен в Виде реверсивного электродвигателя 8. Его статор прикреплен к корпусу 2, а ротор жестко связан с валом М 4. В точке бурения вал 39 с винтом 38 вьщергивается из Ш( 1. Она ложится на дно и затем поднимается вертикально. При завинчивании БК 1 в грунт проба грунта поступает внутрь БК t и ПП буксируется на берег. Предварительное забуривание ПП производится за счет сталкивания, статора со своего ротора, соединенного с М 4. Для повторения цикла нужно плавно затормозить М 4. 10 ил. Я7 i (Л :о 00 4 | о

« «,- S8

Г/ х

t---

Фи9.2

31

Фие. ii

Фиг. В

. 5

/// /// /// /// /// 77/

Фиг. 9

/// /// /// /// /// /// /// /7/ ///

0г/г. А7