Устройство для удержания и центрирования бурового става Советский патент 1992 года по МПК E21C9/00 E21C1/00 

Изобретение относится к горному делу, а именно к .оборудованию для подземного бурения скважин.

В технологический цикл подземного бурения входят операции по забуриванию скважин и удержанию бурового става во время наращивания очередной штанги.

Во время бурения каждой штанги необходимо, чтобы последняя центрировалась на оси бурения направляющим устройством. Это снижает изгибающие нагрузки на штангу и повышает точность бурения.

Известно устройство, обеспечивающее удержание бурового става при монтажно- демонтажных работах и его центрирование при бурении, которое состоит из корпуса жестко закрепленного на раме станка, центральной втулки, кольцевого гидроцилиндра, имеющего ход вдоль оси бурения, и системы рычагов, соединяющих гидроцилиндр с кулачками, зажимающими буровой

став проходящий через центральную втулку.

Такое устройство характеризуется сложностью конструкции, большой длиной и массой и не обеспечивает зажатие бурового става для развинчивания штанг Большая длина и малые зазоры между буровым ставом и центральной втулкой предъявляют повышенные требования к прямолинейности буровых штанг.

Штангодержатель бурового станка жестко закреплен на распорной колонке и включает корпус с двумя диаметрально расположенными относительно оси штанги приводными цилиндрами с кулачками для захвата штанг и их направления при забури- вании.

Он имеет небольшую длину и обеспечивает выполнение операций по центрированию, поддержанию и развинчиванию буровых штанг. Однако, это устройство

VJ

о. ел

Сд) 00

4

i

нельзя использовать с гладкими буровыми штангами. Оно может применяться только для буровых штанг, соединяемых муфтами, диаметр которых больше диаметра штанг, и снабженных специальной профильной поверхностью, взаимодействующей с кулачками устройства. Кроме того, расположение приводных цилиндров на одной оси друг напротив друга ведет к увеличению поперечных размеров устройства.

Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства для удержания и центрирования бурового става, упрощение конструкции и уменьшение его габаритов.

Поставленная цель достигается тем, что корпус устройства установлен на имеющей направляющие траверсе с возможностью перемещения, ограниченного посредством закрепленных на траверсе ограничителей хода корпуса, выполненных в виде пальца, свободный конец которого размещен в выполненном на корпусе гнезде, и размещенного в стакане фиксатора, который в одном из положений установлен с возможностью взаимодействия с торцом корпуса. Гидроцилиндры расположены в корпусе параллельно друг другу по разные стороны от оси бурового става, а их штоки связаны с одним из зажимных элементов, который выполнен в виде ползуна, перемещающегося в поперечном пазу корпуса, а в корпусе и ползуне имеются зеркально расположенные отверстия для прохода бурового става, каждое из которых образовано двумя полуокружностями различного диаметра с насечкой на меньшей из них.

На фиг. 1 изображено устройство для удержания и центрирования бурового става, установленное на буровом станке; на фиг. 2 и 3 - общий вид устройства при втянутых и выдвинутых штоках гидроцилиндров соответственно; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 1 (буровой ставусловно не показан).

Устройство для удержания и центрирования бурового става 1 монтируется на направляющие стойки 2 бурового станка с помощью траверсы 3 с направляющими 4 в которые устанавливается корпус 5 устройства 1.

В корпус 5 встроены гидроцилиндры 6, штоки 7 которых пальцами 8 соединены с ползуном 9. Ползун 9 вставлен в сквозной поперечный паз 10 корпуса 5. В корпусе 5 и ползуне 9 имеются одинаковой формы но зеркально расположенные относительно плоскости I - I, проходящей через ось бурения, отверстия 11 и 12, через которые проходит буровой став 13, собираемый из отдельных штанг 14. Каждое отверстие образовано двумя полуокружностями разных диаметров D и d, меньшая из которых снабжена насечкой 15.

На траверсе 3 имеется сгакан 16, в котором размещен фиксатор 17, и палец 18, а на корпусе 5 - овальное гнездо 19, в которое входит одним концом палец 18.

Фиксатор 17 и палец 18 являются ограничителями хода корпуса 5 по направляю0 щим 4.

В корпусе 5 имеются гнезда 20 и 21 для подвода рабочей жидкости в гидроцилиндры 6, штоковые и поршневые полости которых связаны мзжду собой каналами,

5 расположенными в теле корпуса.

Устройство для удержания и центрирования бурового става работает следующим образом.

При забуривании скважины рабочая

0 жидкость подается в штоковые полости гидроцилиндров 6 штоки 7 находятся во втянутом положении взаимное положение корпуса 5 и ползуна 9 такое что отверстия 11 и 12 образуют проходное круглое в свету

5 отверстие диаметром D в котором центрируется буровой став 13. Центры окружностей d насечных частей отверстий 11 и 12 находятся на осях II - II и HI - III, расстояние между которыми равно длине хода t гидро0 цилиндров 6. Фиксатор 7 размещен в стакане 16 так, что его рабочий торец выступает из гнезда на величину, равную половине длины хода гидроцилиндров 1/2. Палец 18 прижат к левой стороне овального паза 19 и

5 корпус 5 зафиксирован в траверсе 3 так, что центр отверстия диаметром D находится в плоскости I - I, проходящей через ось бурения. В результате в процессе забуривания штанги ее ось не меняет своего положения

0 в пространстве т. к штанга имеет две точки опоры: вращатель и проходное отверстие диаметром D устройства 1.

В конце хода механизм подачи перед отводом вращателя 22 бурового станка в

5 нижнее положение забуренную штангу необходимо удержать о г падения вниз Для этого выполняют следующие операции Фиксатор 17 устанавливают в нерабочее положение в стакане 16 (см. фиг 3), подают

0 рабочую жидкость в поршневые полости гидроцилиндров 6 в результате чего происходит взаимное перемещение корпуса 5 и ползуна 9. Корпус 5 перемещается влево по направляющим 4 траверсы 3 на половину

5 хода 1/2 гидроцилиндров 6 вторая половина хода выбирается перемещением ползуна 9 вправо по поперечному пазу 10 корпуса 5 При этом забуренная штанга захватывается насечкой 15, нанесенной на участки диаметра и отверстий 11 и 12 Вращатепь 22 отводится вниз, в него устанавливается следующая штанга и процесс повторяется в описанном порядке.

После забуривания головного направляющего участка бурового става 13 (длина которого определяется конкретными техни- ко-геологическими условиями), в процессе бурения скважины на всю глубину фиксатор 17 постоянно находится в нерабочем положении в стакане 16, независимо от работы устройства 1. Поэтому при прохождении штанг через отверстие диаметром D, устройство 1 самоустанавливается соосно с буровым ставом 13, перемещаясь по направляющим 4 траверсы 3 в пределах,огра- ничейных ходом пальца 18 в овальном гнезде 19.

Устройство 1 используется также и при демонтаже става после бурения скважины на полную глубину, т. к. усилие зажатия штанги насечками 15 рассчитывается с учетом крутящего момента, необходимого для развинчивания штанг между собой, и массы бурового става.

Таким образом, предлагаемое устрой- ство является универсальным, выполняющим функции центрирующего люнета, подхвата бурового става и зажимного ключа для развинчивания штанг.

Расположение приводных гидроцилин- дров устройства и взаимное перемещение всех его элементов в плоскости, перпендикулярной оси бурения, уменьшает габариты станка по длине.

Совмещение функций нескольких меха- низмов в одном устройстве упрощает конструкцию бурового станка и повышает эффективность его работы.

Формула изобретения Устройство для удержания и центрирования бурового става, включающее корпус, связанный посредством траверсы с направляющими стойками бурового станка, размещенные в корпусе гидроцилиндры для управления перемещением зажимных элементов, отличающееся тем, что с целью повышения эффективности работы при уменьшении габаритов, траверса имеет направляющие, в которых установлен корпус с возможностью перемещения,ограни- ченного посредством закрепленного на траверсе ограничителя хода корпуса, выполненного в виде пальца, свободный конец которого размещен в выполненном на корпусе гнезде, и размещенного в стакане фиксатора, который в одном из положений установлен с возможностью взаимодействия с торцом корпуса, при этом гидроцилиндры расположены в корпусе параллельно между собой и симметрично относительно оси бурового става, а их штоки связаны с одним из зажимных элементов, который выполнен в виде ползуна и размещен с возможностью поступательного перемещения в поперечном пазу корпуса, при этом корпус и ползун имеют зеркально расположенные отверстия для прохода бурового става, каждое из которых образовано двумя полуокружностями различного диаметра, при этом на внутренней поверхности отверстий, образованных полуокружностями меньшего Диаметра, выполнены насечки.

2

tf

ЛЛ

A

Использование: в буровых станках для удержания и центрирования бурового става. Сущность изобретения- устройство включает корпус, в котором встроены гидроцилиндры, штоки которых пальцами соединены с ползуном, который вставлен в паз корпуса. В корпусе и ползуне выполнены одинаковой формы, но зеркально расположенные друг относительно друга отверстия, образованные двумя полуокружностями, на внутренней поверхности отверстий меньшего диаметра выполнены насечки Корпус закреплен на траверсе с возможностью перемещения. На траверсе имеется стакан, в котором размещен фиксатор и палец, которые являются ограничителями хода корпуса по направляющим. Путем перемещения ползуна относительно корпуса изменяют сечение проходного отверстия при забури- вании и бурении скважин. 4 ил. со с

Фиг. i

QQ «a

т со со

LO СО

20

А-А

15 12 х ж 15

ФигЛ

11