Установка для бурения скважин Советский патент 1981 года по МПК E21B7/28 

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Изоб{)етение относится к строитель ству и, в частности, к оборудованию для бурения скважин большого диаметр с уширением под буробето.нные фундаме ты строительных объектов. Известно устройство для бурения скважин, включающее базовую машину с грузоподъемной стрелой и копровой направляющей, бурильную трубу с буро вым органом на конце, секционный шне раз1 ющенный в бурильной трубе вращения и привод, закрепленные жестко на бурильной трубе и смонтированные с возможностью перемещения по направляющим копровой стрелы, причем вал двигателя привода шестернями кинематически связан одновременно с буриль ной трубой, имеющей на верхнем конце зубчатое колесо, и с секционным шнеком, имеющим возможность вращения в сторону, противоположную вращению бурильной трубы til. Это устройство обладает недостаточной производительностью, ввиду сложности очистки секционного шнека и не имеет возможности производить уширение скважины. Известно также устройство, включающее базовую мсшшну с грузоподъемной стрелой, шнековый бур с приводом бурильную трубу с уширением, выполненным в виде рычс сного механизма с режущими ножами, с тягами, установленными на направляющих, закрепленных на бурильной трубе, привод вращения бурильной трубы 12. Недостатком данного устройства является низкая производительность и невозможность производить уширение в любом месте скважины. Цель изобретения - расишренне скважин на любой глубине с одновременным ее бурением. Указанная цель достигается тем, что устройство для бурения, включающее базовую машину с грузоподъемной стрелой, шнековый бур с приводом, бурильную трубу с уширением, выполненным в виде рычажного механизма с режущими ножг1ми, с тягами, установленными на направляющих, закрепленных на бурильной трубе, привод вращения бурильной трубы, снабжено выносной опорой, соединенной с базовой машиной, и подвеской с контактным устройством, присоединенной к грузоподъемной стреле и приводу- шнекового бура, установленному на бурильной трубе, при этом привод вращения бурильной трубы смонтирован на

выносной опоре и имеет направляющие, в которых установлена бурильная труба с возможностью осевого перемещения причем тяги шарнирно соединены с рычагами уширителя и имеют упоры для взаимодействия с приводом шнекового бура во время 5пиирения.

На чертеже изображена установка, общий вид.. X

Установка включает базовую машину 1 с грузоподъемной стрелой 2, выносную опору 3 с механизмами наводкиj соединенную .шарниром 4 о базовой машиной 1, бурильную трубу 5 с буровым органом б на конце и шнековый бур 7 с собственным приводом 8, пометенный в бурильной трубе 5.

Шнековый бур 7 выполнен с контактным вращательным устройством 9 с подвеской 10 и прикреплен, с одной стороны, при помощи подвески 10 к грузоподъемной стреле базовой машины, а с другой, соединен силовым сцеплением 11 с бурильной трубой 5. Бурильная труба 5 снабжена уширителем 12 и выполнена со шпоночными выступами 13, находящимися в скользящем зацеплении 14 с приводом 15 вращения, смонтированным на выносной опоре 3.

Подвеска- 10 включает в себя рамку 16, смонтированную на цапфах 17 опоры 18, насаженной на ось 19 блоков 20 грузоподъемной стрелы и штанги 21, соединенные с неподвижной частью 22 вращательного конта;ктного устройства 9, Штанги 21 помещены в направляющих 23, закрепленных на рамке 16 и подвешены при помощи блоков 24 и тросов 25 к блокам 20 грузоподъемной стрелы. По своему исполнению подвеска 10, при ее перемещении вверх-вниз на тросах 25, имеет возможность самоустанавливаться независимо от установки базовой машины. Уширитель 12. снабжен механизмом раскрытия, выполненным в виде шарнирных звеньев 26, соединенных стержнями 27 с закрепленными на них упорами 28, связанными с массой шнекового бура 7. Стержни 27 помещены в направляющие втулки 29, закрепленные на бурильной трубе 5. Выносная опора 3 снабжена лотком 30 для сброса грунта и кольцом 31, направляющим бурильную трубу в процессе бурения.

Установка работает следующим образом.

Бурильную трубу 5 с размещенным в ее полости шнековым буром 7 при помощи механизмов наводки выносной опоры 3 перемещают на место бурения и устанавливают в вертикальное положение. Включают привод 8 шнекового бура 7, реактивный момент которого, возникакбдий при забуривании в грунт, воспринимается бурильной трубой 5 посредством силового сцепления 11 и передается через шпоночные выступы 13 на привод 15. Питание электроэнергией привода 8 шнекового бура осуществляют посредством вращательного контактного устройства 9, реактивный момент которого воспринимается грузовой стрелой 2 базовой машины 1, через штанги 21 подвески 10. После включения шнекового бура 7 включают привод 15 бурильной трубы 5, который врёодает бурильную трубу в противоположном направлении вращению шнекового бура. При этом реактивный момент привода 15 бурильной трубы воспринимается выносной опорой 3, соединенной Сбазовой машиной 1.

При вращении шнекового бура 7 и бурильной трубы 5 с буровым органом 6 на конце, производят одновременное бурение скважины на полный диаметр, равный диаметру бурового органа 6. При этом грунт от бурения буровым органом 6 через окна 32, расположенные в нижней части бурильной трубы, и грунт от разбуривания шнековым буром захватывают шнеком бура 7 и подают по бурильной трубе до окон .33, расположенных в верхней части бурильной трубы, а. затем.через окна 33 грунт падает на лоток 30 и оттуда - на поверхность земли или периодически после набора грунта в винтовое пространство шнека, грунт извлекают вместе с выемкой шнекового бура из бурильной трубы. После пробуривания скважины на необходимую глубину производят уширение. Для этого бурильную трубу опирают на.привод 15 вращения, а шнековый бур 7 выводят из силового зацепления 11 и насаживают на стержни 27 до упоров 28.

Под действием массы, шнекового бура на механизм раскрытия уширителя уширитель раскрывают и прижимают к стенко1М скважины. При одновременном вращении бурильной трубы, опертой на привод 15 и шнекового бура, посаженного на упоры 28 стержней 27, уширитель 12, прижатый к стенкам скважины массой шнекового бура, производит конусное уширение скважины путем срезания грунта со стенок под углом.

Срезанный грунт уширителем 12 через окна 32 в бурильной трубе захватывсшт шнековым буром и подают в верхнюю часть бурильной трубы, а затем, через окно 33 в верхней части бурильной трубы грунт падает на лоток 30 и оттуда - на поверхность земли или извлечение грунта производят пери.одической выемкой шнекового бура из бурильной трубы.

Выполнение шнекового бура с собственным приводом, с контактным вращательным устройством с подвеской и силовым сцеплением, соединяющим его с бурильной трубой, и наличие закрепленного на бурильной трубе уширителя с механизмом раскрытия, связанного с массой шнекового бура, позволяют по сравнению с известными

установками для бурения скважин, выполнять бурение скважин сразу на полный диаметр и образовывать уширение без выемки бурильной трубы из забоя .(для этой цели не требуются отдельные специальные уширители); облегчить выемку грунта при бурении скважийы или ее уширения и облегчить очистку шнеково го бура путем выемки его из бурильной трубы при помощи грузоподъемной стрелы (при этом не требуется извлекать бурильную трубу); использовать бурильную трубу для восприятия реактивного момента шнекового бура и тем самым разгрузить грузовую стрелу базовой машины (использовать этот реактивный момент для облегчения вращения бурильной трубы, а также использовать массу шнекового бура в качестве привода механизма раскрытия уширителя); производить монтаж и демонтаж оборудования установки собственно базовоЯ машиной и выполнять другие подсобные работы при разъединении подвески со шнековым буром.

Указанные выше преимущества позволяют значительно повысить производительность при бурении скважин и образовании уширений при изготовлении буробетонных фундаментов, а также .сократить объем земляных работ при .сооружении буробетонных фундаментов на 50%, снизить расход металла на 40% и бетона на 20%. Ожидаемый экономический эффект от применения предлагаемой установки ориентировочно составит 80 тыс. р. в год.

Формула изобретения

Установка для бурения скважин, включанадая базовую машину с грузоподъемной стрелой, шнековый бур с приводом, бурильную трубу с уширителем, выполненным в виде рычажного механизма с режущими ножами, с тягами, установленными в направляющих, закрепленных на бурильной трубе, привод вращения бурильной трубы, отдичающаяся тем, что, с целью расширения скважин на любой глубине с одновременным ее бурением, она снабжена выносной опорой,.соединенной с базовой машиной, и подвеской с контактным устройством, присоединенной к грузоподъемной стреле и приводу шнекового бура, установленному на бурильной трубе, при этом привод вращения бурильной трубы смонтирован на выносной опоре и имеет направляющие, в которых установлена бурильная труба с возможностью осеjBoro перемещения, причем тяги шарнирiHO соединены с рычагами уширителя и имеют упоры для взаимодействия с приводом шнекового бура во время уширения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

K / /iy//fiSi yy

3Z

т