Установка для проходки скважин Советский патент 1988 года по МПК E21B7/02 E21B7/14 

4ik

сл

7 л

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к установкам для проходки скважин термомеханическим способом, и может быть использовано преимущественно для работы в мерзлых грунтах.

Цель изобретения - расширение об- ласти применения установки за счет обеспечения возможности проходки наклонных и горизонтальных скважин различного диаметра и повышения эффективности проходки.

На фиг. 1 представлена установка для проходки скважин на базе трубоукладчика, общий вид; на фиг. 2 - то же, на базе вездехода; на фиг. 3 - узел подвески наголовника; на фиг. 4 - съемный кондуктор, поперечный разрез; на фиг. 5 - шарнирное соединение буровой мачты со стрелой базовой машины.

Установка для проходки скважин включает базовую машину 1 со стрелой 2, к которой шарнирно присоединена в средней части буровая мачта 3. Буровая мачта 3 в основании шарнирно соединена тягами 4 регулируемой длины с базовой машиной 1. В качестве базовой машины 1 может быть использован трубоукладчик (фиг. 1) или вездеход (фиг. 2). Вспомогательное буровое оборудование (компрессор, электрический генератор, насосы и др.) размешается в прицепном блоке 5, транспортируемом трубоукладчиком. В варианте установки привод бурового оборудования размещается в кузове вездехода. При этом в качестве привода бурового оборудования может использоваться двигатель вездехода.

На буровой мачте 3 установки подвешены наголовник 6 с вибратором 7 и рабочим органом, который состоит из сменной калибрующей трубы 8 и огнеструйной горелки 9, пропущенного внутри калибрующей трубы 8. Огнеструйная горелка 9 с наголовником 6 соединены жестко, а калибрующая труба 8 установлена с возможностью ее замены. Наголовник 6 с вибратором 7 и рабочим органом подвешены на тяговом канате 10 грузоподъемного механизма базовой машины 1 посредством узла подвески 11. Каретка 12 размещена на направляющей 13 буровой мачты 3. В основании буровой мачты 4 размещен съемный кондуктор 14, состоящий из двух щарнирно соединенных полуцилиндров. Кондуктор 14 установлен с возможностью съема и подвески на маневровом тросе 15 грузоподъемного механизма.

В качестве тяг 4 регулируемой длины, соединяющих основание буровой мачты 3 с базовой машиной 1, использованы гидроцилиндры, один конец которых шарнирно соединен с основанием буровой мачты 3 а другой - с ползуном 16, который размещен на направляющей t7. Направляю- щая 17 с базовой машиной 1 связана жестко и расположена горизонтально. Перемещение ползуна 16 по направляющей 17

5

5

0

0

5

0

5

5

0

осуществляется отдельными гидроцилиндрами (не показаны), изменение, длины тяг 4 и перемещение ползуна 16 обеспечивают незначительный (до 15-20°) наклон всей буровой мачты 3 с рабочим органом за счет их поворота вокруг взаимно перпендикулярных цилиндрических осей 18 и 19 шарнирного соединения стрелы 2 с мачтой 3. Оси 18 и 19 в своих отверстиях размещены с возможностью поворота.

Узел 11 подвески состоит из скобы 20 и взаимно перпендикулярных цилиндрических осей 21 и 22. Горизонтальная ось 21 вращения свободно пропущена через боковые стойки скобы 20 и наголовник 6. Горизонтальная ось 21 вращения перпендикулярна оси рабочего органа и обеспечивает его поворот в вертикальной плоскости. Ось 22 вращения расположена вертикально и пропущена через основание скобы 20. Конец оси 22 оснащен кольцом 23 для соединения с тяговым канатом 10. Вертикальная ось вращения свободно пропущена через отверстие в кронщтейне 24, которым узел 11 подвески связан с карет-, кой 12.

Кондуктор 14 состоит из двух полуцилиндров 25 и 26, соединенных шарниром 27. В закрытом состоянии они фиксируются замком 28. Через боковую поверхность полуцилиндров 25 и 26 в радиальном направлении пропущены винтовые упоры 29, концы которых оснащены телами 30 вращения. Проушиной 31 кондуктор 14 надевается на клиновой штырь 32, жестко соединенный с буровой мачтой 3.

Прицепной блок 5 со вспомогательным буровым оборудованием оснащен стеллажами 33 с набором калибрующих труб 8 различного диаметра.

Установка работает следующим образом.

Перед проходкой скважины одна из калибрующих труб 8 требуемого диаметра с помощью маневрового троса 15 со стеллажа 33 спускается на грунт и подтягивается к буровой мачте 3. Кондуктор 14 раскрывается и рабочий конец огнеструйной горелки 9 захватывается маневровым тросом 15. Тяговый канат 10 стравливается и узел 11 подвески с подвижной кареткой 12, наголовником 6 и огнеструйной горелкой 9 начинают опускаться. Удерживаемый маневровым тросом 15 рабочий конец горелки 9 при этом поворачивается вокруг горизонтальной оси 21 узла 11 подвески, поднимается и отдаляется от основания буровой мачты 3. По мере опускания узла 11 подвески и маневро- в.ый трос 15 также стравливается для поддержания рабочего конца огнеструйной горелки 9 на нужном уровне и отводится в сторону лежащей калибрующей трубы 8. Поворот огнеструйной горелки 9 при этом осуществляется вокруг вертикальной оси 22 узла 11 подвески.

Когда огнеструйная горелка 9 принимает положение, близкое к горизонтальному, конец ее заводится в устье калибрующей трубы 8, а маневровый трос 15 перебрасывается на калибрующую трубу 8 и выбирается. Калибрующая труба 8 при этом надвигается на огнеструйную горелку 9, конец ее заводится в наголовник 6 и закрепляется.

После сборки рабочего органа тяговый канат 10 выбирают и узел 11 подвески с подвижной кареткой 12 и наголовником б поднимается, при этом рабочий орган поворачивается вокруг горизонтальной 21 и вертикальной 22 осей и занимает вертикальное положение. Нижний конец его заводится в кондуктор 14.

Если скважину необходимо проходить под углом 15-20°, то буровую мачту 3 наклоняют изменением длины тяг 4: укорачивают их, если скважина уходит под несущую конструкцию, и удлиняют, если скважина должна иметь обратный наклон.

Если при этом скважина должна быть смещена влево или вправо, то наклон буровой мачты 3 корректируется соответствующим перемещением ползуна 16 по горизонтальной направляющей 17.

Для проходки скважин под углом более 20° или горизонтальных скважин кондуктор 14 захватывается маневровым тросом 15 за проущину 31 и снимается с клинового штыря 32 буровой мачты 3. Калибрующая труба 8 жестко закрепляется в кондукторе 14 винтовыми упорами 28 и маневровый трос 15 выбирается. При этом рабочий орган поворачивается на осях 21 и узла 11 подвески до необходимого угла бурения. При проходке горизонтальных скважин одновременно с подъемом конца рабочего органа осуществляют спуск узла 11 подвески с наголовником 6 до придания рабочему органу горизонтального положения.

После выполнения всех подготовительных операций огнеструйная горелка 9 поджигается и выводится на рабочий режим. Под действием сверхзвуковой высокотемпературной струи 34 в грунте образуется вытянутая в направлении проходки полость. При включении вибратора 7 калибрующая труба 8 соверщает колебательные движения в направлении проходки и ее торец разрабатывает боковую поверхность создаваемой струей 34 опережающей полости, интенсифицируя погружение рабочего органа и образование ствола скважины. Продукты 35 разрушения отработанными газами транспортируются по внутренней поверхности калибрующей трубы 8 и выбрасываются через специальные окна в наголовнике 6. По пути продукты сгорания нагревают до высоких температур стенки калибрующей трубы 8, которые растепляют поверхность ствола образуемой скважины, что

способствует снижению сопротивления погружению рабочего органа.

При погружении рабочего органа на проектную глубину вибратор 7 выключается и рабочий орган извлекается из образованной скважины. Если конечной целью бурения является установка свайной опоры, то после погружения рабочего органа и выключения вибратора 7 захваты наголов0 ника 6 ослабляются, калибрующая труба 8 оставляется в скважине и используется как свая. Из скважины извлекается только огнеструйная горелка 9, на которую надевается следующая калибрующая труба 8.

с При проходке горизонтальных и наклонных (под большим углом) скважин погружение рабочего органа в грунт осуществляется уже не под его собственным весом, а путем периодического проталкивания его базовой машиной 1. При этом

0 после проходки скважины на глубину 0,5- 1 м захват калибрующей трубы 8 упорами 29 ослабляется и кондуктор 14, подвешенный на маневровом тросе 15, используется как направляющая. По мере углубле25

ния скважин и одновременно с перемещением базовой машины 1 маневровый трос 15 выбирается (укорачивается) на величину, обеспечивающую постоянное нахождение кондуктора 14 возле устья скважины.

Формула изобретения

30

1. Установка для проходки скважин, включающая базовую машину со стрелой, к которой шарнирно присоединена в средней части буровая мачта, тяги регулируемой дли5 ны, одним концом шарнирно соединенные с основанием буровой мачты, каретку, установленную с возможностью перемещения по буровой мачте и кинематически связанную с наголовником, на котором расположены вибратор и рабочий орган, и грузоподъем0 ный механизм, тяговый канат которого через узел подвески соединен с наголовником, отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности проходки наклонных и го45

ризонтальных скважин различного диаметра

и повышения эффективности проходки, она снабжена ползуном, который установлен с возможностью горизонтального перемешения вдоль базовой машины, съемным кондуктором, расположенным в основании буровой

2Q мачты, и маневровым тросом, соединенным с грузоподъе;у1ным механизмом, при этом шарнирное соединение буровой мачты со стрелой и узел подвески наголовника выполнены в виде взаимно перпендикулярных цилиндрических осей, а кинематическая связь ка55 ретки с наголовником выполнена в виде кронштейна, один конец которого жестко закреплен на каретке, а другой размещен на вертикальной цилиндрической оси узла подвески наголовника, причем рабочий орган выполнен в виде сменной калибрующей трубы, внутри которой расположена огнеструй- ная горелка, и установлен с возможностью перемещения внутри кондуктора, а другой конец тяги щарнирно соединен с ползуном. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что кондуктор выполнен из двух полуцилиндров, которые одним концом шарнирно

соединены друг с другом, а на другом их конце установлен замок для фиксации их в закрытом положении, при этом на боковой поверхности кондуктора равномерно размещены винтовые упоры, на концах которых расположены тела вращения, причем винтовые упоры установлены с возможностью радиального перемещения внутри кондуктора.

Изобретение относится к горной промышленности и позволяет расширить область применения за счет обеспечения возможности проходки наклонных и горизонтальных скважин различного диаметра и повышения эффективности проходки. Установка включает базовую машину 1 с ползуном 16 и стрелой 2, к которой шарнирно присоединена буровая мачта 3 со съемным кондуктором 4 в основании, тяги 4 регулируемой длины, подвижную каретку 12, кинематически связанную с наголовником (Н) 6, вибратор 7 и грузоподъемный механизм с тяговым канатом 10 и маневровым тросом 15. Кинематическая связь каретки 12 с Н 6 выполнена в виде кронштейна. Рабочий орган (РО) выполнен в виде сменной калибрующей трубы 8 с огне- струйной горелкой 9 внутри. Кондуктор 14 выполнен из двух полуцилиндров с замком для фиксации на одном их конце. На боковой поверхности кондуктора 14 равномерно размещены подвижные винтовые упоры с телами вращения на концах. После сборки РО его поворачивают вертикально. Производят подготовительные операции и выводят горелку 9 на рабочий режим; в грунте образуется вытянутая полость. Вибратор 7 разрабатывает боковую поверхность опережающей полости. При проходке горизонтальных и наклонных скважин погружение РО в грунт осуществляется не под собственным весом, а путем периодического проталкивания его машиной 1. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. iS (Л

Фиг. 2

10

VU2.3

19

27

15

iPus.