Бурильная машина Советский патент 1992 года по МПК E21D1/06 E21B7/24 

Изобретение относится к буровым устройствам.

Цель изобретения - повышение устойчивости машины и увеличение глубины бурения.

На фиг. 1 схематически изображена предлагаемая бурильная машина со спиральным буром и буровым долотом, вид сбоку; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (увеличенный масштаб); на фиг, 3 - то же, горизонтальный разрез на уровне направляющего канала в самой верхней части (увеличенный масштаб); на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - машина, находящаяся в положении для бурения нaJ лoннoй скважины по отношению к вертикальной линии; на фиг. 6 - машина на фиг. 1, когда она применяется для бурения скважины ударногрейферным способом, вид сбоку.

Бурильная машина (фиг. 1) содержит раму 1, установленную на гусеничном ходу 2, стрелу 3, установленную на тележке 4, перемещаемой по раме 1 параллельно ее продольной оси, ведущую трубу 5, подвешенную на тросе 6 к верхнему концу стрелы, ротор 7, через который аксиально может перемещаться ведущая труба 5, и буровой орган в виде спирадьного бура 8, установленный на нижнем конце ведущей трубы.

Рама 1 содержит передний каркас 9 в продолжении продольных сторон, каркас состоит из стоек 10, соединенных траверсами 11, и опирается на грунт через опоры 12, управляемые гидроцилиндрами 13. Рама 1 содержит привод 14 подачи и центральную гидравлическую установку 15. На тележке 4 установлена не только стрела 3, но и кабина 16 управления, первая лебедка 17, на барабане которой намотан трос 6, и вторая лебедка 18, трос 19 которой запасован на верхнем конце стрелы и удерживает буровое долото 20. Крометого, на ней установлен гидроцилиндр 21 и опорно-поворотный круг 22 для поворота стрелы от первого в средней продольной плоскости рамы и от второго - вокруг вертикальной оси, лежащей в этой плоскости.

Стрела 3 в передней части имеет кронштейн 23, предназначенный для блокирования ротора 7 (фиг. 6), когда спиральный бур 8 не используется или когда оператор поворачивает стрелу 3 вокруг указанной вертикальной оси для разгрузки грунта, оставшегося на витках спирального бура. Она состоит из телескопических элементов, но может иметь и жесткую конструкцию.

В соответствии с изобретением ротор 7 содержит два боковых выступа 24, проходящих симметрично относительно продольной оси ведущейтрубы, с обеих сторон средней продольной плоскости рамы. Кроме того, каркас 9 имеет внутри качающуюся раму 25 (фиг. 2 и 5), которая на внутренних поверхностях продольных сторон имеет два направляющих канала 26, расположенных один против другого, для вхождения выступов. Кроме того, предусмотрены средства блокирования выступов 24 в каналах

0 26.

Средства блокировки 27 (фиг. 3 и 4) состоят из зубчатых реек 28, установленных неподвижно на поверхностях напротив каналов 26, зубчатых тел 29, установленных в

5 повеохностях выступов 24, которые находятся перед зубчатыми рейками 28, когда ротор находите в качающейся раме, а зубья зубчатой рейки и зубчатые тела плотно входят в зацепление друг с другом, и средств 30

0 управления, перемещающих зубчатые тела 29 относительно зубчатых реек с целью блокирования или деблокирования выступов 24 в каналах 26.

Каналы 26 ограничены каждый двумя

5 трубами 3t квадратного сечения, закрепленными параллельно одна другой на внутренних поверхностях продольных сторон качающейся рамы и образующих пространство, постепенно расширяющееся к их верхней части (фиг. 1, 5 и 6) для облегчения вхождения выступов 24 между ними.

Кроме того, средства 30 управления состоят из гидроцилиндров 32. установленных задними частями один к другому в выступах

5 24 и перемещающих в противоположных направлениях оба зубчатых тела 29 одного и того же выступа.

Гидроцилиндры 32 соединены источником рабочей жидкости (не изображен) под

0 давлением посредством одного трубопровода 33, входящего в их камеры со стороны днища, или посредством двух трубопроводов 34, входящих в их камеры со стороны штока. Их шток связан с соответствующим

5 зубчатым телом посредством штифта 35, что позволяет им прижимать зубчатые тела 29 к зубчатым рейкам 28, когда рабочая жидкость под давлением подается в их камеры со стороны днища, или отодвигать их от

0 зубчатых реек, когда рабочая жидкость под давлением подается в их камеры со стороны штоков.

Зубчатые тела 29 направляются при их перемещении шпонками 36 (фиг. 3 и 4), причем последние установлены в дополнительных полостях, выполненных в противолежащих поверхностях 24, а зубчатые тела могут перемещаться в них.

бурильная машина может быть использована для бурения наклонных скважин. С

этой целью качающаяся рама 25 соединена с каркасом 9 шарнирно-поворотно вокруг горизонтальной оси 37, перпендикулярной средней продольной оси рамы 1, и может поворачиваться под действием двух гидроцилиндров 38, расположенных перпендикулярно оси 37.

На фиг. 5 гидроцилиндры 38 установлены шарнирно на раме 1 днищами, а на нижнем конце задней поперечной стороны качающейся рамы 25 - свободными концами штоков поршней, ось 37 опирается на задние стойки 10 каркаса 9 выше точки связи цилиндров 38 с качающейся рамой 25. Подкос 39 установлен на свободном конце кронштейна 23 с целью опоры ведущей трубы 5 при подъеме спирального бура 8 из забоя скважины.

Для бурения наклонной скважины следует заблокировать выступы 24 ротора 7 в направляющих каналах 26 качающейся рамы 25, которая вначале была расположена вертикально, подать команду в гидроцилиндры 38 на желаемый наклон качающейся рамы и переместить тележку 4 на раме 1 от положения изображенного на фиг. 1, в положение, изображенное на фиг. 5, если наклон качающейся рамы осуществлять влево. Когда наклон качающейся рамы осуществляют вправо, отсутствует необходимость перемещения тележки 4.

Предлагаемую машину можно использовать также для выполнения скважин ударно-грейферным бурением. В этом случае она имеет захватный хомут 40, зажимающий буровую трубу 41, два захватных гидроцилиндра 42 для сообщения возвратно-поступательного кругового движения хомуту 40 и трубе 41, два рабочих гидроцилиндра 43, подсоединенных щарнирно к продольным сторонам каркаса 9, к которым подвешен хомут 40, и зажимной хомут 44 для удержания трубы 41 при ее подъеме из скважины.,

Захватный хомут 40, ось которого расположена в средней продольной плоскости тележки 4, размещен под нижним концом направляющих каналов 26 качающейся рамы 25 и блокируется на трубе 41 гидроцилиндрами (не показаны). Кроме того, он открыт в части, направленной к передним поперечным сторонам качающейся рамы 25 и каркаса 9 для облегчения установки трубы 41 в хомут 40 и подъема указанной трубы. Именно с этой целью качающаяся рама 25 и каркас 9 также открыты с передних поперечных сторон (фиг. 2).

Буровая труба 41 обычной конструкции снабжена на нижнем торце режущим башмаком и состоит из звеньев, соединяемых одно за другим по мере погружения в грунт. Захватные гидроцилиндры 42 установлены между рамой 1 и двумя лапами 45, что позволяет хомуту 40 выступать над продольными сторонами каркаса.

Зажимной хомут44 соединен шарнирно на продольных сторонах каркаса 9 с поворотом вокруг горизонтальной оси 46 и блоки0 руется на трубе 41. Как и захватный хомут

40,зажимной хомут может быть открыт в части, направленной к передним сторонам качающейся рамы 25 и каркаса, также для облегчения установки и подъема трубы 41.

5 Предусмотрена гидравлическая следящая система (не показана) для предотвращения открытия зажимного хомута до блокирования захватного хомута на буровой трубе, а также для предотвращения падения буровой трубы в забой при ее подъеме.

Кроме того, бурильная машина имеет

грейферный ковш 47 для удаления грунта,

. накапливающегося в буровой трубе 41. Этот

5 ковш (фиг. 6) прикреплен к свободному концу троса 19 и должен быть соосным с трубой

41,в которую он вводится для удаления грунТа..

Ведущая труба 5 представляет собой

0 штангу квадратного сечения, но для бурения скважин до пятидесяти метров необходимо, чТобы она состояла из нескольких телескопических элементов. Вращение ведущей трубы обеспечивается двумя гидро5 моторами (не,показаны), установленными в роторы. Два вертикальных гидроцилиндра 48 установлены с обеих сторон ведущей трубы 5 между верхней частью ротора 7 и кольцевой опорой 49, окружающей ведущую

0 трубу с целью передачи на спиральный бур усилия погружения в грунт. Выступы 24 ротора выполнены со скобами 50 на их верхней и нижней поверхностях (фиг. 4), предназначенными для взаимодействия с

5 зубчатыми рейками 28 для улучшения направления ротора при перемещении вдоль каналов 26.

Машина работает следующим образом. Вначале ротор 7,блокируют относительно нижней части кронштейна 23. В этом случае осуществляются следующие операции: регулируют наклон стрелы для того, чтобы ведущая труба 5 была соосной с выполняемой скважиной; включают лебедку

5 17 для опускания ротора 7 внутрь качающейся рамы 25 так, чтобы выступы 24 переместились в направляющие каналы 26; подают рабочую жидкость под давлением в камеры со стороны днища цилиндров 32 для того, чтобы зубчатые тела 29 ввести в зацепление с зубчатыми рейками 28 и заблокировать ротор 7 в качающейся раме 25; включают гидромоторы, управляющие вращением ведущей трубы 5, лебедку 17 для опускания спирального бура 8 до уровня грунта и гидроцилиндры 48 для того, чтобы заставить спиральный бур погружаться в грунт.

Затем, когда количество грунта, накопленного между витками спирального бура достаточно, отключают гидромоторы, вращающие ведущую трубу, подают рабочую жидкость под давлением в камеры со стороны штоков цилиндров 32 для выведения зубчатых тел 29 из зацепления с зубчатыми рейками 28 и деблокирования ротора 7, включают лебедку 17 для подъема ротора до исходного положения напротив кронштейна-23, поворачивают стрелу 3 приблизи1;ельно на 90° вокруг вертикальной оси поворотного круга 22 для разгрузки грунта и снова включают гидромоторы, вращающие ведущую трубу так, чтобы вытолкнуть грунт из витков спирального бура.

Если во время бурения спиральный бур наталкивается на оченьтвердые породы, используют буровое долото. Для этого достаточно заблокировать ротор 7 относительно нижней поверхности кронштейна и переместить тележку 4 на раме 1 крана так, чтобы установить буровое долото по оси скважины, что требует очень мало времени.

Для бурения глубин 80-100 м следует продолжать бурение грейферным способом. Для реализации этой операции достаточно заблокировать ротор 7 относительно кроштейна 23 и отрегулировать положение тележки 4 на раме 1 так, чтобы подвести грейферный ковш 47 по оси скважины, установить обычным образом на место буровую

трубу 41 и включить органы, необходимые для этой операции.

Формула изобретения 1. Бурильная машина, включающая раму, установленную на ней с возможностью поворота стрелу, ведущую трубу, подвешенную на стреле, ротор, внутри которого установлена с возможностью аксиального перемещения и вращения посредством приводных механизмов ведущая труба, закрепленный на нижнем конце ведущей трубы буровой орган, две направляющие, закрепленные на раме, два боковых выступа, расположенньГх на роторе симметрично относительно продольно оси с возможностью размещения в направляющих, и средства блокирования выступов в, направляющих, отличающаяся тем, что, с целью повышения устойчивости машины и увеличения глубины бурения, средства блокирования выполнены из зубчатых реек, закрепленных на направляющих рамы, и из зубчатых зацепов, расположенных на боковых сторонах выступов ротора, при этом зубья реек и зацепов установлены с возможностью зацепления друг с другом посредством средств управления при размещении выступов в направляющих рамы.

2.Машина по п. 1,отличающаяся тем, что зубчатые рейки закреплены на поверхностях направляющих, параллельных боковым сторонам выступов.

3.Машина по пп. 1 и2,отличающая с я тем, что средства управления зубчатыми зацепами выполнены в виде гидроцилиндров, установленных поршневыми полостями навстречу друг другу в каждом выступе ротора с возможностью перемещения зубчатых зацепов в противоположном направлении.

Фиг.2

фиг. 5

19

- iJgj lgzsSSJr S..g

2 12 Чб 12

47

Фиг.6

Изобретение относится к буровой технике. Цель изобретения - повь1шениеустойчивости машины и увеличение глубины проходки. Бурильная машина содержит ведущую трубу (ВТ) 5, подвешенную на стреле 3, установленной с возможностью поворота на раме 1 ротор 7, через который ВТ 5 может перемещаться аксиально, приводные механизмы, предусмотренные в роторе для приведения ВТ 5 во вращение, и инструмент 8 вращательного бурения, в частности спиральный бур, закрепленный на нижнем конце ВТ 5. Ротор 7 ч содержит два боковых выступа, расположенных симметрично относительно продольной оси ВТ 5, рама 1 имеет две направляющие, выполненные одна против другой, в которые входят выступы. Предусмотрены средства блокировки выступов на заранее определенной высоте в направляющих. 2 з. п. ф-лы, 6 ил.^ ipud^слссо4::*.fe>&СО