Устройство для улавливания вибровращательного бурового агрегата Советский патент 1982 года по МПК E21B7/24 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ВИБРОВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРОВОГО АГРЕГАТА

1

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к устройствам для улавливания вибровращательного бурового агрегата.

Известно устройство для улавливания подъемников, которое содержит вертикальные направляющие, рабочие органы и привод рабочих органов 1.

Недостатком его является срабатывание устройства не только при обрыве каната, но и при его ослаблении, что не позволяет применять его при вибровращательном бурении.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является улавливающее устройство для щахтных подъемных сосудов, включающее вертикальные направляющие, рабочие органы, щарнирно связанные с подрессоренной площадкой, и привод рабочих органов, выполненный в виде тросов, жестко связанных с рабочими органами, подрессоренной площадкой и подпружиненным корпусом 2.

Недостатком данного устройства является, то, что оно не может быть использовано при вибровращательном бурении.

Целью изобретения является предотвращение падения вибровращательного бурового агрегата при обрыве подъемного каната в процессе бурения.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено упругими пластинами и демпфером, установленным между подпружиненными коушем и подрессоренной площадкой, при этом упругие пластины установлены с возможностью взаимодейст Q ВИЯ с рабочими органами, причем последние выполнены в виде рамок с выступами на их внутренней поверхности, а направляющие имеют пазы под выступы рамок.

Такое выполнение устройства предотвращает падение бурового .агрегата при обрыве

15 подъемного каната и позволяет применять

его при вибровращательном бурении, при

ослаблении натяжения подъемного каната.

На фиг. 1 изображено устройство, общий

вид; на фиг. 2 - рабочий брган; на фиг. 3 -

2Q то же, вид сверху.

Вибровращательный буровой агрегат состоит из вибратора 1 с жестко закрепленной на нем буровой штангой 2, размещенной с возможностью скольжения на скалках 3, концы которых жестко закреплены на верхней и нижней плитах подрессоренной площадки 4. Между вибратором 1 и подрессоренной площадкой 4 симметрично относительно вибратора размещены пружины 5. Подрессоренная площадка 4 размещена между вертикальными направляющими 6 мачты и имеет ролики 7. Подъемный канат 8 жестко закреплен на коуще 9, соединенном с подрессоренной площадкой 4 с помощью демпфера 10.

Устройство для улавливания вибровращательного бурового агрегата состоит из рабочих органов, выполненных в виде рамок 11 с выступами 12 на внутренней поверхности, связанных с помощью шарниров

13с подрессоренной площадкой 4 и привода рабочих органов, состоящего из тросов 14, закрепленных на коуще 9, подрессоренной площадки 4 и с помощью зажимов 15 на рамках 11.

Коущ 9 подпружинен относительно подрессоренной площадки 4 с помощью пружины 16.

На вибраторе 1, связанном с подрессоренной площадкой 4, жестко закреплены упругие пластины 17, а направляющие 6 имеют выемки 18 под выступы 12 рамок 11.

Устройство работает следующим образом.

В нерабочем положении буровой агрегат висит на подъемном канате 8, коуш 9 находится на максимальном удалении от подрессоренной площадки 4, приводные тросы

14натянуты и рамкк 11 зани.мают горизонтальное положение. Если при этом вибратор 1 отключен, то он под действием собственного веса занимает крайнее нижнее относительно подрессоренной площадки 4 положение, сжимая нижний ряд пружин 5. Концы упругих пластин 17 прижаты к рамкам

11, но усилия их не достаточны для поворота рамок 11.

В нерабочем положении буровой агрегат опирается штангой 2 на грунт, канат 8 ослаблен, но вибратор 1 занимает относительно подрессоренной площадки 4 крайнее верхнее положение. Упругие пластины 17 не касаются рамок 11, коуш 9 под действием пружины 16 максимально удален от подрессоренной площадки 4, тросы 14 натянуты и рамКИ.11 занимают горизонтальное положение.

При бурении слабых пород с напуском каната 8 штанга 2 опирается на забой, а вибратор 1 совершает вертикальные колебательные движения относительно точки равновесия, характеризуемой сжатием верхнего ряда пружин 5. Упругие пластины 17 при этом не касаются рамок 11, коущ 9 под действием пружины 16 максимально удален от подрессоренной площадки 4, тросы 14 натянуты и рамки 11 находятся в горизонтальном положении.

При бурении крепких пород периодически происходит отрыв бурого инструмента от забоя. При этом подрессоренная площадка 4

взлетает вверх, канат 8 ослабевает, а вибратор 1 K0v eблeтcя с частотой порядка 25 Гц (период колебаний 0,04 с) относительно положения равновесия, характеризуемого сжатием нижнего ряда пружин 5. Упругие пластины 17 периодически ударяют по рамкам И, создавая импульсную нагрузку, под действием которой демпфер 10 постепенно сжимается, коуш 9 приближается к подрессоренной площадке 4, и рамки И поворачиваются вокруг осей 13. Кратность периода контактов бурильного инструмента с забоем к периоду колебаний вибратора в зависимости от крепости буримой породы ударных импульсов демпфера 10 сжимается на величину при которой поворот рамок 11 оказывается недостаточньЕМ для зацепления выступов 12 за выемки 18 направляющих 6. Практически время сжатия демпфера 10 под действием импульсной нагрузки берется равным 0,25 с.

При спускании агрегата бурильный инструмент касается забоя скважины, вибратор 1 перемещается вверх относительно подрессоренной площадки 4. удары пластин 17 по рамкам 11 прекращаются, коущ 9 под действием пружины 16 отводит от подрессоренной площадки 4 и рамки 11 возвращаются в горизонтальное положение.

Таким образом, в нерабочем положении агрегата и при бурении горных пород различной крепости при целом канате 8 устройство для улавливания агрегата не срабатывает.

При обрыве каната 8 рамки 11 под действием статической (при отключенном вибраторе) или динамической (при включенном вибраторе) нагрузки, создаваемой упругими пластинами 17 через время, не превышающее 0,25 с, что соответствует перемещению на высоту 0,3м, поворачиваются вокруг осей 13 настолько, что выступы 12 входят в зацепление с ближайщей по ходу выемкой 18, и агрегат стопорится.

За счет того, что устройство не срабатывает при ослаблении натяжения каната, становится возможным использовать его в вибровращательном бурении.

Формула изобретения

Устройство для улавливания преимущественно вибровращательного бурового агрегата, включающее вертикальные направляющие, рабочие органы, шарнирно связанные с подрессоренной площадкой и привод рабочих органов, выполненный в виде тросов, жестко связанных с рабочими органами, подрессоренной площадкой и подпружиненным коушем, отличающееся те.м, что, с целью предотвращения падения бурового агрегата при обрыве подъемного каната в