СИСТЕМА ЗАГРУЗКИ БУРОВЫХ ШТАНГ В РАБОЧУЮ ЗОНУ БУРОВОЙ УСТАНОВКИ НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ
SYSTEM OF CHARGING DRILL RODS TO WORKING AREA OF DRILLING INSTALLATION OF DIRECTED DRILLING

Изобретение относится к строительству переходов трубопроводов различного назначения под естественными и искусственными преградами методом наклонно-направленного бурения.
Известна система загрузки буровых штанг, выполненная в виде кран-балки с телескопической стрелой, используемая в зарубежных буровых установках фирм: "Prime-Drilling" (1). (Проспект Строительной компании «Горизонт». Бестраншейные технологии строительства инженерных коммуникаций. Буровое оборудование); Robbins HDD" (2). (Проспект «КапСтройТраст». Бестраншейное строительство и ремонт подземных коммуникаций методом горизонтально-направленного бурения. Поставка оборудования для строительства тоннелей и трубопроводов. М., 2005 г., с.9). Загрузка в такой системе осуществляется под контролем оператора буровой установки. При этом в рабочей зоне буровой установки штангу ориентирует помощник оператора.
Недостатками известной системы загрузки являются необходимость привлечения дополнительного персонала, работа в опасной зоне, зависимость от действий оператора и помощника, длительное время загрузки.
Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является устройство загрузки, используемое в буровых установках фирмы "Vermeer", которое состоит из гидравлического манипулятора и кассеты с буровыми штангами. Загрузка штанг осуществляется поворотной «рукой» манипулятора, которая, поворачиваясь на определенный угол, доставляет штангу из кассеты в рабочую зону буровой установки. Далее вращением шпинделя буровой установки навинчивается верхний конец штанги, затем загружаемая штанга, вращаясь вместе со шпинделем, соединяется с буровой колонной, которая удерживается фронтальным гидравлическим устройством крепления-раскрепления буровой колонны. Буровая колонна вместе с навинченной штангой опускается кареткой буровой установки в скважину на длину штанги. Затем буровая колонна раскрепляется гидравлическим устройством крепления-раскрепления, каретка и шпиндель возвращается в исходное положение, загружается следующая штанга (3). Материалы фирмы Vermeer. Установка ГНБ - прототип.
Недостатком известного устройства является фиксированное положение манипулятора с загружаемой штангой относительно продольной оси буровой установки. Этот недостаток обусловлен тем, что для безаварийной загрузки штанги в рабочую зону необходим гарантированный зазор между нижним торцом штанги и буровой колонной, удерживаемой устройством крепления-раскрепления буровой колонны. Однако в процессе бурения буровая колонна может накапливать значительные упругие деформации от реактивных сил на породоразрушающем инструменте. Это может привести к тому, что из-за недостаточно эффективной работы устройства крепления-раскрепления буровой колонны или ошибочных действий оператора буровая колонна под действием упругих сил поднимется в рабочую зону буровой установки, что в свою очередь приведет к исчезновению зазора между буровой колонной и нижним торцом загружаемой штанги и колонна окажется на траектории загрузки штанги. Если оператор не остановит вовремя загрузку, произойдет повреждение штанги и поломка механизмов буровой установки и манипулятора.
Задачей настоящего изобретения является предотвращение аварийной ситуации в процессе загрузки буровых штанг в рабочую зону буровой установки наклонно-направленного бурения.
Сущность настоящего изобретения заключается в том, что известная система загрузки буровых штанг в рабочую зону буровой установки наклонно-направленного бурения, содержащая манипулятор с гидроприводом, согласно изобретению дополнительно содержит систему отслеживания положения буровой колонны в рабочей зоне буровой установки наклонно-направленного бурения и автоматического позиционирования манипулятора с буровой штангой, при этом манипулятор установлен с возможностью перемещения вдоль продольной оси буровой установки.
На фиг.1 представлена схема устройства загрузки буровых штанг в рабочую зону буровой установки наклонно-направленного бурения, вид сбоку.
На фиг.2 представлена схема устройства загрузки буровых штанг в рабочую зону буровой установки наклонно-направленного бурения, вид сверху.
На фиг.3 представлена схема устройства загрузки буровых штанг в рабочую зону буровой установки наклонно-направленного бурения, вид спереди.
Система загрузки буровой штанги в рабочую зону буровой установки наклонно-направленного бурения содержит манипулятор 1, направляющую 2, гидропривод 3, буровую установку 4 наклонно-направленного бурения, буровую колонну 5, буровую штангу 6, систему 7 отслеживания положения буровой колонны 5 в рабочей зоне буровой установки 4 наклонно-направленного бурения и автоматического позицирования манипулятора 1 с буровой штангой 6. При этом манипулятор 1 установлен на направляющей 2 с возможностью перемещения вдоль продольной оси установки 4 и возможностью поворота на заданный угол.
Предлагаемая система загрузки штанг в рабочую зону буровой установки наклонно-направленного бурения работает следующим образом.
При подаче команды на манипулятор 1 на загрузку штанг в рабочую зону буровой установки 4 манипулятор 1 захватывает буровую штангу 6 в ее центральной части и поворачивается до вертикального положения. Если торец буровой колонны 5 занимает положение вне рабочей зоны либо торец буровой колонны 5 находится на расстоянии, не превышающем допустимого значения а, загрузка буровой штанги 6 продолжается.
Если торец буровой колонны 5 находится в рабочей зоне буровой установки 4, то система 7 отслеживания направляет команду на манипулятор 1 и манипулятор 1 вместе с буровой штангой 6 перемещается вдоль продольной оси установки 4 в направлении от буровой колонны 5 на заданное расстояние b, обеспечивающее гарантированный зазор между нижним торцом буровой штанги 6 и торцом буровой колонны 5. После этого буровая штанга 6 доставляется в рабочую зону установки 4 наклонно-направленного бурения поворотом манипулятора 1 на заданный угол.
Когда процесс загрузки буровой штанги 6 закончен, манипулятор 1 возвращается в исходное положение.
Заявляемая система по сравнению с системой-прототипом позволяет предотвратить аварийную ситуацию в процессе загрузки буровых штанг в рабочую зону буровой установки наклонно-направленного бурения.