БУРОВОЙ АППАРАТ ДЛЯ ГЛУБОКОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН Советский патент 1929 года по МПК E21B1/04 

Среди существующих аппаратов для бурения наибольшим распространением пользуются аппараты при канатном бурении, которые, несмотря на свои преимущества, имеют недостатки. Главными из них являются: 1) отсутствие правильного вращения инструмента после каждого удара, которое достигается в данном случае скручиванием и раскручиванием каната, и 2) возможность искривления скважины благодаря тому, что инструмент падает в ней свободно.

Предлагаемый аппарат для бурения, сохраняя преимущества канатного бурения, как-то - быстроту подъема и перемены инструмента, имеет целью устранить вышеуказанные недостатки путем применения дополнительной пружины для усиления ударов долота по дну скважины.

На чертеже фиг. 1 изображает продольный разрез инструмента бурового аппарата; фиг. 2 - то же, перпендикулярный боку ведущего ролика для верхней части инструмента; фиг. 3 - поперечный разрез инструмента, в части храпового механизма его; фиг. 4 - схематический вид сбоку верхних роликов для канала; фиг. 4′ - то же, вид спереди; фиг. 5 - вид сбоку бурового станка аппарата; фиг. 6 - то же, вид сверху.

Буровой инструмент (фиг. 1) состоит из нескольких тяжелых, свинчивающихся между собою частей штанги а. Внутри последней имеется цилиндрическое отверстие, в котором может свободно ходить вверх и вниз шпиндель б. К верхней части штанги (фиг. 1-2) кронштейнами г прикреплен блок в, через который проходит канат с. Шпиндель б заканчивается закрытой вилкой Д, с прикрепленным вверху канатом е. В нижней части тяжелой штанги имеется цилиндрическое пространство (фиг. 1), где находятся мощные пружины ж₁ и ж₂, прикрепленные с одной стороны к верхней и нижней поверхности цилиндрического пространства, а с другой стороны к диску з, насаженному наглухо на шпиндель б. Конец последнего проходит через сальник и наружу и к нему привинчивается соответствующий буровой инструмент к (долото разных форм, желонка и т.д.).

Если тянуть за канат е, то шпиндель б поднимается, а диск з сжимает одну и растягивает другую пружину; при опускании каната пружины возвращаются в первоначальное положение и инструмент к с силой ударяется о дно скважины. Количество ударов здесь может быть значительно больше, чем при прежнем канатном бурении, что является достоинством аппарата, так как благодаря этому достигается увеличение скорости бурения. Вращение инструмента происходит (фиг. 3) при помощи храповика л, имеющего внутри вырезы м, в которые входят геликоидальные выступы на штанге б. При подъеме инструмента кулачки Н не позволяют вращаться храповику, и штанга с инструментом принуждена повернуться на некоторый угол; при опускании вращается храповик, и инструмент падает свободно.

Для того, чтобы вращение и удары не передавались всему шпинделю и канату е, шпиндель б состоит из двух частей, при чем нижняя большего диаметра соединяется с верхней при помощи захвата о. При работе по мере углубления скважины необходимо постепенно опускать инструмент. Спуск его при канатном бурении регулируется мастером, от опытности которого зависит большая или меньшая успешность работы. Описываемый аппарат допускает автоматическую сигнализацию, которая указывает буровому мастеру, в каком положении находится инструмент.

Приспособление для сигнализации состоит в том, что в верхней части тяжелой штанги а имеется небольшое цилиндрическое пространство, боковые стенки которого выложены непроводящим ток телом р; вверху и внизу вставлены два кольца У₁ и У₂ соединенных между собою тоже проводником ф. На малой части шпинделя б наглухо надет диск . Металлическое кольцо У₁ соединено посредством изолированного проводника ц и пружинки х с металлическим изолированным канатом с. Элемент со звонком соединяются с канатом с и е. При крайних положениях инструмента диск прикасается к металлическим кольцам У₁ или У₂, при чем электрическая цепь будет замыкаться, и звонок даст сигнал о необходимости поднятия или опускания инструмента.

Высота вышки должна быть немного более длины инструмента. На верху прикрепляются три блока , и (фиг. 4, 4′), из которых через: два верхних и проходит канат с, на котором подвешен весь инструмент, а через нижний блок проходит канат е, прикрепленный к ведущей бурение малой части шпинделя.

Буровой станок аппарата состоит (фиг. 5, 6) из барабана 1, на котором наматывается канат с. С левой стороны барабана имеются два шкива 2 и 3, при чем первый для ремонта-передачи со шкива 4, второй - фрикционный. Барабан 5 служит для намотки бурового каната е, имеет с левой стороны тоже фрикционный шкив 6 и снабжен эксцентричным подшипником 7 с тягой 8. Благодаря указанному устройству барабан 5 можно сцеплять с барабаном 1 или с пружинным тормозом 9.

С правой стороны барабана 1 имеется ленточный тормоз 10. Движение передается от мотора при помощи шкива 11, насаженного на одном и том же валу со шкивом 4. Вращение барабана 1 достигается натяжным роликом 12 и при помощи фрикционных шкивов 3 и 6 передает движение барабану 5. Канат е с барабаном 5 проходит через шкив 13 коленчатого вала 14 со шкивом 14′ и приводится во вращение ременной, передачей с натяжным роликом 15 от шкива 16, насаженного на одном и том же валу мотора, что и шкив 11.

Работа происходит следующим образом. При опускании инструмента барабан 5 слабо сцепляется с тормозом 9. Ослабляется ленточный тормоз 10, и инструмент под действием силы тяжести опускается в скважину. Слабым торможением барабана 5 имеется ввиду держать канат е в натянутом состоянии и не давать ему чрезмерно разматываться.

Когда инструмент достигнет дна скважины, то затормаживаются оба барабана 1 и 5, при чем натяжением ролика 15 приводится в движение коленчатый вал 14. При вращении последнего, канат е то поднимается, то опускается, и при помощи шпинделя б и пружины ж производится бурение.

При подъеме бурового инструмента барабан 5 сцепляется с барабаном 1, а ленточный тормоз разгружается и натяжением ролика 12 достигается вращение обоих барабанов.

1. Буровой аппарат для глубокого бурения скважин, отличающийся тем, что для усиления ударов долота по дну скважины применены две пружины ж₁ и ж₂, находящиеся в нижней части трубчатой штанги а, а для сжимания и растягивания их при поднятии и опускании шпинделя б посредством каната е предназначен диск з, наглухо насаженный на шпиндель б.

2. Применение при аппарате, указанном в п. 1, для определения момента опускания аппарата во время работы, сигнального устройства, состоящего из: а) непроводящего ток цилиндрического тела р, вставленного в верхнюю внутреннюю часть штанги а с механическими кольцами У₁ и У₂, которые соединены между собою проводником ф, а с канатом с, изолированным от массы штанги а, соединены проводником ц и пружиной х, и б) насаженного наглухо на шпиндель б диска , при контакте которого с кольцами замыкается звонковая электрическая цепь.

3. Применение при аппарате, указанном в п. 1, бурового станка, состоящего из: а) двух, снабженных тормозами 10 и 9, барабанов 1 и 5, из которых первый приводится в движение от главного вала А посредством ременной передачи и натяжного ролика 12, а второй - посредством шкивов трения 6 и 3, для чего барабан 5 имеет эксцентричный подшипник 7 и снабжен тягой 8, и б) коленчатого вала 14 со шкивом 13, приводимого в действие ременной передачей от главного вала посредством шкивов 16 и 14′.