Установка для подводного бурения Советский патент 1988 года по МПК E21B7/12 

ти К 7 размещена керколриемная труба (Т) 10 с продольным разрезом, выполненная с режущими кромками пилообразного очертания. Наружная поверхность верхней части Т 10 выполнена с винтовыми направляющими, взаимодействующими с винтовыми канавками, выполненными на внутренней поверхности К 7. Посредством полумуфт 40 и 42 сцепления с храповыми зубьями Т 10 связана с приводом вращения. При вклю1|ении электродвигателя 2 посредством деба- лансов возникает вибрация в направлении вверх-вниз, при этом К 7 углубляется. При переходе на режим керноотбора полумуфты-40 и 42 входят в зацепление, хра- новые зубья ударно проскальзывают друг относительно друга, при этом Т 10 начинает ударно-вращательный процесс, который за- верщается после поворота Т 10 на 180°. 5 з.п.ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к горной ijpoM- сти, м. б. использовано на малых глубинах и на суше и позволяет повысить качество отобранного керна. Буровая колонна (К) 7 выполнена с серповидным профилем, образованным двумя смыкаюшимися по концам дугами окружностей с центральными углами, большими п. Закреплена К 7 в роликовом направляющем устр-ве 14, состоящем из роликов 15-18, размещенном на раме 21 и связанном с электродвигателем 20. Рама 21 соединяет корпуса 22 и 23 катамарана. При этом К 7 связана с погружателем 1, включающем электродвигатель 2 с коробкой передач 3, связанный фланцевыми соединениями 5 и б с механизмом 4 сцепления. Выходной вал 28 электродвигателя 2 установлен аксиально К 7 и кинематически связан с дебалансами. Последние установлены симметрично относительно вала 28 на равных расстояниях от него. Концентрично в полосi (Л 4 4; 00

1

Изобретение относится к горной промыщ- ленности, в частности к установкам для подводного бурения на малых глубинах и может быть использовано для бурения на суще.

Цель изобретения - повыщение качества отобранного керна.

На фиг. 1 изображена предлагаемая установка, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. I; на фиг. 3 - погру- жатель виброударного клина, продольный разрез; на фиг. 4 - нижний конец колонны, продольный разрез, изометрия; на фиг. 5 - наголовник, общий вид; на фиг. 6 - кинематическая схема погружателя.

Установка для подводного бурения состоит из погружателя 1, включающего электродвигатель 2 с коробкой 3 передач, который связан с механизмом 4 сцепления посредством фланцевых соединений 5 и 6.

Механизм сцепления связан с буровой колонной 7 трубчатым наголовником 8, ввинчиваемым в трубу буровой колонны 7 с цилиндрическим стопорными клиньями 9. Буровая колонна 7 выполнена с серповидным поперечным профилем, а в ее полости размещена керноприемная труба 10 с возможностью поворота вокруг собственной оси d, которая выполнена с продольным разрезом.

Керноприемная труба связана с цилиндрическим наголовником 11 посредством выступа 12, выполненного на наголовнике и прорези 13 в буровой трубе так, что взаимный поворот керноприемной трубы 10 и наголовника 11 исключается.

Буровая колонна 7 закреплена в роликовом направляющем устройстве 14, состоящем из роликов 15-18, один из которых (ролик 18) выполнен с зубчатым венцом, зацепленным с ведущим зубчатым колесом 19, соединенным системой сцепления с валом транспортного электродвигателя 20, размещенного на раме 21, соединяющей цилиндрические пустотелые корпуса 22 и 23 катамарана. Электродвигатель 20 имеет систему

сцепления с приводным валом 24 гребного винта 25.

Электродвигатель 2 погружателя выполнен с плоским торцовым ротором 26, соединенным муфтой 27 с ведущим валом 28 коробки 3 передач, соединенным в свою очередь посредством конической щестерни 29 с коническими шестернями 30 и 31, закрепленными на валах 32 и 33, маховиков 34 и 35,

имеющих дебалансы 36 и 37. Дебалансы размещены так, что в исходном положении начала вращения их центры масс находятся в одной плоскости, проходящей через ось колонны . Рассмотренная система передач через конические шестерни 29-

31 обеспечивает противоположные направления вращения маховиков 34 и 35, расположенных в параллельных плоскостях, равноотстоящих на величину S/2 от оси буровой колонны Oi-О|.

Выходящий конец ведущего вала 28 коробки передач выполнен со щлицами 38, посредством которых он связан надетым на него полым валом 39 на нижнем конце которого расположена полумуфта 40 сцепления с торцовыми храповыми зубьями 41, расположенными по окружности.

Взаимодействующая с полумуфтой 40 вторая полумуфта 42 сцепления с сопряженными храповыми зубьями 43 закреплена на внутреннем цилиндрическом наголовнике 11, соединяемом с керноприемной трубой.

Наголовник 11 выполнен с винтовой резьбой 44, взаимодействующей с винтовыми канавками 45, выполненными в полости трубчатого наголовника 8, жестко соединенного с буровой колонной 7. Для приведения полумуфт сцепления во взаимодействие служит

электромагнит 46 со выдвижным сердечником 47, подпружиненным пружинами 48 и связанным с полым валом 39 посредством кольцевого буртика 49, входящего в паз 50. Труба буровой колонны 7 выполнена заостренной на конце, керноприемная труба пилообразно заострена по кромкам прорези. Для управления установкой в транспортном

положении служат тросовые поводья 51 и 52, соединенные с рамой 21.

Установка для подводного бурения работает следующим образом.

Установку подготавливают для работы в околобереговой зоне либо возле другого плавсредства. При этом буровая колонна собирается на полную высоту заглубления, которая предполагается 5-10 м, не считая глубины водоема. Колонна может быть цельВключается муфта сцепления электродвигателя 2 с кернообразной трубой 10. Для этого подается ток на катушку электромагнита 46. Последний втягивает сердечник 47. Связанный с ним вал 39 перемещается по щлицам и приводит в зацепление полумуфты 40 и 42 сцепления, при этом храповые зубья 41 и 43 начинают ударно проскальзывать друг относительно друга. Соответственно входит в ударно-вращательный провертикальное вибрационное перемещение вверх-вниз, способствующее перерезанию столбика керна. Процесс завершается после поворота трубы 10 на 180° и прохода соответствующего одного витка резьбы, снабжен25

ной, либо собранной из отрезков, вдвигае- 10 цесс внутренний цилиндрический наголов- мых друг в друга и застопоренных шпиль- ник 11 и связанная с ним керноприемная ками либо другими крепежными деталями. труба с зубчатыми кромками. Так как Для доставки в точку бурения вклю- на наголовнике 11 имеется винтовая резь- чается транспортный электродвигатель 20 с ба 44, то последняя, взаимодействуя с вин- переключением передачи на гребной винт 25. . товыми канавками 45, создает кроме того Управление направлением движения осуществляется поводьями 51 и 52. По прибытии в точку бурения электродвигатель 20 переключается на ведущее зубчатое колесо 19, и осуществляется опускание буровой колонны 7 до дна водоема. При этом усилие 20 ной упорным буртиком 53 в конце, опускания создается весом колонны и дей-Для выемки буровой колонны 7 из скважины включается опять двигатель 20. Для снижения усилий «выдергивания колонны двигатель 2 не отключается. Двигатель 20 посредством системы передач работает на подъем колонны. При этом предусматривается возможность «подтопления катамарана до упора в грунт, чтобы увеличить усилия подъема колонны. Герметичное исполнение электродвигателей и вращателя это допус- уравновешенные при вращении массы. Так зо кают, как маховики вращаются относительно осиПредусматривается и система работы

колонны 7 в противоположные стороны, то установки с подводного положения, когда возникает вибрация в направлении вверх-система заранее утапливается в месте буревниз. Поскольку перемещению вверх препят-ния, для чего на катамаран в точке бурествует вес колонны и вращателя, а пере-ния укладывается дополнительный пригруз.

мещению вниз он способствует, то резуль- з Транспортировка же осуществляется с обес- тирующее действие всех силовых факторовпечением минимальной плавучести катамарапреимущественно направлено вниз и колонна углубляется.

Поскольку дебалансы 36 и 37 отстоят от оси колонны на расстоянии S/2, они оказываются не уравновешивающими друг друга в отнощении вращения колонны. В связи с этим возникают вращательные вибрации колонны, т. е. попеременный поворот то в одном, то в другом направлении на весьма малый угол. Этот угол будет тем меньще, чем больще скорость вращения ротора. Максимальное виброударное усилие возникает при расположении дебалансов под углом 90° к вертикальной оси, при дальнейшем их повороте на

ствием ролика 18, зацепленного с ней. Далее электродвигатель 20 отключается и включается в работу погружатель 1.

Погружатель действует следующим образом.

При включении электродвигателя 2 начинают вращаться связанные через зубчатую передачу маховики 34 и 35 с дебаланса- ми 36 и 37, представляющими собой не40

на, близкой к нулевой.

Обратная транспортирока катамарана производится так же, как и доставка. Выемка керна производится путем снятия бурильной трубы и дальнейшего отделения керно- отборника от наголовника 11.

Формула изобретения

45

угол 270° относительно вертикали появляется

такое же максимальное вибрационное усилие 50 С нне и кинематически связан с двумя но в противоположном направлении. Враща-симметрично установленными относительно

тельные вибрации весьма благоприятно ска-него на равных расстояниях дебалансами,

отличающаяся тем, что, с целью повышения качества отобранного керна, она снабжена

установленной с возможностью вращения

зываются на скорости погружения, так как возникают по заостренным кромкам усилия резания.

После прохода буровой колонной задан- 55 концентрично в полости буровой колонны ной глубины погружения осуществляется пе- керноприемной трубой с продольным разре зом, а буровая колонна имеет серповидный

профиль, образованный двумя смыкающимиреход на режим керноотбора. Делается это следующим образом.

Включается муфта сцепления электродвигателя 2 с кернообразной трубой 10. Для этого подается ток на катушку электромагнита 46. Последний втягивает сердечник 47. Связанный с ним вал 39 перемещается по щлицам и приводит в зацепление полумуфты 40 и 42 сцепления, при этом храповые зубья 41 и 43 начинают ударно проскальзывать друг относительно друга. Соответственно входит в ударно-вращательный процесс внутренний цилиндрический наголов- ник 11 и связанная с ним керноприемная труба с зубчатыми кромками. Так как на наголовнике 11 имеется винтовая резь- ба 44, то последняя, взаимодействуя с вин- товыми канавками 45, создает кроме того ной упорным буртиком 53 в конце, Для выемки буровой колонны 7 из сквавертикальное вибрационное перемещение вверх-вниз, способствующее перерезанию столбика керна. Процесс завершается после поворота трубы 10 на 180° и прохода соответствующего одного витка резьбы, снабженцесс внутренний цилиндрический наголов- ник 11 и связанная с ним керноприемная труба с зубчатыми кромками. Так как на наголовнике 11 имеется винтовая резь- ба 44, то последняя, взаимодействуя с вин- товыми канавками 45, создает кроме того ной упорным буртиком 53 в конце, Для выемки буровой колонны 7 из сква25

зо

Транспортировка же осуществляется с обес- печением минимальной плавучести катамара

на, близкой к нулевой.

Обратная транспортирока катамарана производится так же, как и доставка. Выемка керна производится путем снятия бурильной трубы и дальнейшего отделения керно- отборника от наголовника 11.

Формула изобретения

45

установленной с возможностью вращения

ся по концам дугами окружностей с центральными углами, большими л.

W-/

2 - 4-4-«--f-4--}--f I Ь -:- + -f-4--4- Ч-1

Фив. 2

2

/

12

. 3

/3

в-в

Фие.

Фае. 5

/77