Телескопическая штанга строительной бурильной машины Советский патент 1992 года по МПК E21B17/07 

Изобретение относится к штангам бурильных машин, а более конкретно, к телескопическим штангам строительных бурильных машин. Известна телескопическая штанга строительной бурильной машины, состоящая из концентрично расположенных с возможностью ограниченного осевого перемещения друг относительно друга наружной, промежуточной и внутренней секций, выполненных из труб. Каждая из этих секций имеет нижний и верхний оголовок. Для передачи крутящего момента на наружной поверхности по всей длине каждой секции приварено по две продольных, диаметрально расположенных шпонки, на внутренней поверхности нижних оголовков наружной и промежуточной секций выполнены пазы, в которые вставлены наружные шпонки соответственно промежуточной и внутренней секций, и кольцевые упоры для удерживания от полного выдвижения промежуточной секции из наружной, а внутренней секции -из промежуточной, К нижнему оголовку внутренней секции приварен переходник с хвостовиком квадратного сечения для крепления бурильного инструмента и с фланцем, оснащенным амортизатором, для удерживания наружной и промежуточной секций от осевого перемещения вниз по внутренней секции. На наружной поверхности верхнего оголовка наружной секции приварен кольцевой упор, оснащенный амортизатором, ограничивающий осевое перемещение наружной секции относительно вращателя, сквозь который проходит телескопическая штанга и от которого она получает вращение при бурении. На наружной поверхности верхнего оголовка промежуточной секции также приварен кольцевой упор, который при выдвижении ее из наружной секции взаимодействует с кольцевым упором на внутренней поверхности нижнего оголовка наружной секции и, тем самым, ограничивает промежуточную секцию от полного выдвижения из наружной секции. Во внутрь верхнего оголовка внутренней секции вварен хвостовик с проушиной для крепления спуско-подъемного средства, а снаружи на

верхний оголовок этой секции установлен и зафиксирован от осевого перемещения кольцевой упор, который при выдвижении внутренней секции из промежуточной взаимодействует с кольцевым упором на внутренней поверхности нижнего оголовка промежуточной секции и, тем самым, ограничивает внутреннюю секцию от полного выдвижения из промежуточной секции. Существенным недостатком описанной

конструкции телескопической штанги является невозможность варьировать количество секций, входящих в нее, в зависимости от глубины бурения, т.е. увеличивать количество секций для бурения скважин максимальной глубины, а неглубокие скважины бурить этой же штангой, но с меньшим количеством секций. Так, например, бурильная машина БМ-4001 имееттрехсекционную телескопическую штангу, рассчитанную на максимальную

глубину бурения 40 м. Опыт эксплуатации одиннадцати таких машин в течение нескольких лет в различных организациях и регионах страны на различных объектах показывает, что в большинстве случаев бурение проводится на глубину 18...30м. Следовательно, в большинстве случаев бурения телескопическая штанга указанной машины была неоправданно длинной и тяжелой, на ее подъем затрачивалась лишняя энергия, снижающая к.п.д.

бурильной машины. Кроме того, большая длина телескопической штанги определяет размеры и массу ряда сопряженных узлов и бурильной машины в целом.

Целью изобретения является устранение отмеченного недостатка и создание телескопической штанги строительной бурильной машины, позволяющей в необходимых случаях увеличивать глубину бурения при сохранении длины входящих в нее секций за счет возможности установки дополнительной секции во внутреннюю секцию, а при небольших глубинах скважин производить бурение телескопической штангой без дополнительной секции, т.е. облегченной телескопической штангой.

Поставленная цель достигается предлагаемой конструкцией телескопической штанги, основными отличительными особенностями которой являются: нижний оголовок внутренней секции выполнен с кольцевым упором и продольными пазами на внутренней поверхности; переходник выполнен в верхней части цилиндрическим с ригелем для взаимодействия с кольцевым упором нижнего оголовка внутренней секции, имеет продольные пазы на цилиндрической части и расположенном под ней резьбовом участке. Переходник связан с внутренней секцией посредством шпонок, установленных в совмещенных пазах оголовка внутренней секции и переходника и зафиксирован от осевого перемещения в рабочем положении посредством гайки, установленной на резьбовом участке переходника; хвостовике проушиной под спуско-подьемные средства связан с верхним оголовком внутренней секции разъемно.

На фиг.1 показан продольный разрез телескопической штанги в сборе с входящими в нее секциями в максимально вдвинутом положении; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - вид Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез Г-Г на фиг.З; на фиг.5 - разрез В-В на фиг.1; на фиг.6 - продольный разрез телескопической штанги в сборе с входящими в нее секциями в максимально раздвинутом положении.

Телескопическая штанга состоит из наружной 1, промежуточной 2 и внутренней 3 секций, выполненных из труб (см.фиг.1). На- секция 1 имеет нижний 4 и верхний 5, промежуточная секция 2 - нижний б и верхний 7, внутренняя секция 3 - нижний 8 и верхний 9 оголовки. Для передачи крутящего момента на наружной поверхности по всей длине каждой секции приварено по две продольных диаметрально расположенных шпонки 10,11,12 (см.фиг.2), а на внутренней поверхности нижних оголовков каждой секции выполнены продольные пазы 13, 14,15 для размещения соответственно шпонок 11, 12,16. Кроме того, на внутренней поверхности нижних оголовков наружной 1, промежуточной 2 и внутренней 3 секций имеются кольцевые упоры соответственно 17, 18, 19 (см.фиг.1). На верхнем оголовке наружной секции 1 приварен кольцевой упор 20, снабженный амортизатором 21. На наружной поверхности верхних оголовков промежуточной 2 и внутренней 3 секций выполнены кольцевые упоры соответственно 22 и 23, которые, взаимодействуя соответственно с кольцевыми упорами 17 и 18, ограничивают полное выдвижение внутренней секции 3 из промежуточной 2, а промежуточной секции 2 из наружной 1. В нижний оголовок внутренней секции 3 вмонтирован переходник 24 (см.фиг.1), выполненный в верхней части

0 цилиндрическим с ригелем 25, имеет продольные пазы 26 на цилиндрической части и расположенном под ней резьбовом участке 27. Ригель 25 предназначен для взаимодействия с кольцевым упором 19. При этом

5 размеры поперечного сечения ригеля 25 по ширине Д и высоте Е (см.фиг.З) позволяют ему свободный проход по пазам 15 нижнего оголовка внутренней секции при монтаже переходника в этот оголовок. В

0 рабочем положении пазы 26 переходника 24 совмещены с лазами 15 нижнего оголовка внутренней секции и в них установлены шпонки 1б(см.фиг.1, 2,4)для передачи крутящего момента от этой секции к переход5 нику, а от последнего к бурильному инструменту. Снаружи на нижний оголовок внутренней секции установлен кольцевой упор 28 с амортизатором 29 и закреплен гайкой 30, навинченной на резьбовой уча0 сток 27 переходника 24. При этом одновременно гайкой 30 фиксируется от осевого перемещения в рабочем положении переходник 24 и предохраняются шпонки 16 от выпадания. Гайка 30 застопорена ототвин5 чивания отгибной шайбой 31 (см.фиг.1). Во внутрь верхнего оголовка внутренней секции 3 установлен хвостовик 32 (см.фиг.5) с проушиной под спуско-подьемные средства, который зафиксирован от осевого пере0 мещения пальцем 33, застопоренным винтом 34 с контргайкой 35.

Телескопическая штанга работает следующим образом.

Из исходного положения, когда всё сек5 ции вдвинуты (см.фиг.1), а амортизатор 21 верхнего оголовка наружной секции 1 находится на некотором расстоянии выше вращателя, при включении на опускание спуско-подьемного средства, закрепленно0 го за проушину хвостовика 32 внутренней штанги 3, происходит опускание под собственным весом всей телескопической штанги до тех пор, пока кольцевой упор 20 (см.фиг.6) через посредство амортизатора

5 21 не ляжет на вращатель (вращатель на чертеже не показан). После этого наружная секция 1 от опускания удерживается вращателем. При дальнейшем включении спу- ско-подъемного средства на опускание из наружной секции 1 под собственным весом

выдвигаются вместе промежуточная 2 и внутренняя 3 секции до тех пор, пока кольцевой упор 22 верхнего оголовка промежуточной секции не ляжет на кольцевой упор 17 нижнего оголовка наружной секции (см.фиг.1, 6). После этого промежуточная секция от опускания удерживается наружной секцией. При дальнейшем опускании внутренняя секция 3 под собственным весом выдвигается из промежуточной секции 2 до тех пор, пока кольцевой упор 23 на верхнем оголовке внутренней секции не ляжет на кольцевой упор 18 нижнего оголовка промежуточной секции 2. После этого внутренняя секция 3 от выдвижения удержива- ется промежуточной секцией 2. В таком положении (см.фиг.6) телескопическая штанга полностью раздвинута и имеет максимальную длину.

При включении спуско-подьемного средства на подъем сначала втягивается внутренняя секция 3 в промежуточную 2. Затем, когда1 кольце вой упор 28 через посредство амортизатора 29 (см.фиг.б) дойдет до торца нижнего оголовка промежуточной секции 2, последняя начнет втягиваться вместе с внутренней секцией 3 в наружную секцию 1. А когда указанный кольцевой упор с амортизатором дойдет до торца нижнего оголовка наружной секции 1, все сек- ции телескопической штанги будут полностью вдвинуты и она имеет в этом случае минимальную длину (см.фиг,1). При дальнейшем подъеме вся телескопическая штанга поднимается от вращателя в исход- ное положение.

Предлагаемая конструкция телескопической штанги строительной бурильной машины по сравнению с существующими прототипами имеет следующие преимущества:

увеличение в необходимых случаях глубины бурения производится при сохранении длины входящих в телескопическую штангу секций, а следовательно без увеличения габаритов и массы других, смежных со штангой узлов и бурильной машины в целом, за счет возможности установки дополнительной секции ЁО внутреннюю секцию;

бурение наиболее часто встречающихся скважин небольшой глубины производится

облегченной телескопической штангой за счет демонтажа из нее дополнительной секции, при этом экономятся расход энергии и время на подъем телескопической штанги и тем самым повышается производительность и к.п.д. бурильной машины.

Формула изобретения

Телескопическая штанга строительной бурильной машины, включающая концент- рично расположенные с возможностью ограниченного осевого перемещения наружную, промежуточные и внутреннюю секции труб с двумя продольными шпонками, диаметральнр расположенными по наружной поверхности каждой секции по всей их длине, с кольцевыми упорами на наружной поверхности верхних оголовков каждой секции, кольцевыми упорами и продольными пазами на внутренней поверхности нижних оголовков наружной и промежуточных секций для размещения шпонок соответственно внутренней и промежуточных секций, установленный на нижнем оголовке внутренней секции переходник под бурильный инструмент и связанный с верхним оголовком внутренней секции хвостовик с проушиной под спуско-подъемные средства, отличающаяся тем, что, с целью увеличения глубины бурения при сохранении длины секций телескопической штанги за счет установки дополнительной секции во внутреннюю секцию, нижний оголовок.внутренней секции выполнен с кольцевым упором и продольными пазами на внутренней поверхности, переходник выполнен в верхней части цилиндрическим с резьбовым участком под ним и ригель для взаимодействия с кольцевым упором нижнего оголовка внутренней секции, имеет продольные пазы на цилиндрической части и резьбовом участке, связан с внутренней секцией посредством шпонок, установленных в совмещенных пазах оголовки внутренней секции и переходника, и зафиксирован от осевого перемещения в рабочем положении посредством гайки, установлен ной на резьбовом участке переходника, а хвостовик с проушиной связан с верхним оголовком внутренней секции разъемно.

Сущность изобретения: телескопическая штанга состоит йз наружной секции 1, промежуточной секции 2 и внутренней секции 3, выполненных из труб и имеющих соответственно нижние 4, 6, 8 и верхние 5, 7, 9 оголовки. На наружной поверхности по всей длине каждой секции при варено по две продольных, диаметрально расположенных шпонки, а на внутренней поверхности нижних оголовков 4, 6, 8 каждой секции выпол- нены кольцевые упоры 17, 18, 19 и продольные пазы. При этом наружные шпонки секции 3 расположены в пазах оголовков 6 секции 2, а наружные шпонки сек

jPtlL.2

вид В

г-г

0м. 4

&

&Ј/.Ј

Редактор

Риг.6 Техред м.Мо ргентал

Корректор О.Кравцова