ШНЕКОВАЯ БУРОВАЯ КОЛОННА

Полезная модель относится к горному делу, в частности к бурению гидрогеологических, взрывных и геологоразведочных скважин.
Известна шнековая буровая колонна [1], образованная, по крайней мере, двумя снабженными ребордами несущими трубами, торцы которых соединены между собой посредством резьбового замка типа ниппель-муфта и дистанцированы упорами в виде уширения, имеющего форму кольцевого буртика. Высота кольцевого буртика равна выступу резьбы, а его ширина превышает половину шага резьбы, но не более, чем на шаг.
Недостаток данного известного устройства состоит в том, что его конструкция не предотвращает заклинивание резьбового замка на оборотах, составляющих величину 450 об/мин.
Из уровня техники известен шнековый буровой став (колонна) [2], образованный, по крайней мере, двумя снабженными ребордами несущими трубами, торцы которых соединены между собой посредством резьбового замка типа ниппель-муфта и дистанцированы упором в виде мостика между концами шнековых спиралей двух соседних буровых штанг. При этом, по меньшей мере, один конец шнековой спирали связан с концом другой шнековой спирали буровой штанги, предпочтительно, шарниром или пальцем со шплинтом. Это известное из уровня техники устройство принимается в качестве устройства-прототипа.
Недостаток прототипа заключается в том, что при скорости вращения става более 450 об/мин упомянутый мостик не предотвращает заклинивание резьбового замка. Последнее является следствием появления вибрации шнековой спирали на участках, прилегающих к зоне размещения упомянутого мостика и существенное ослабление выполняемых им функций дистанцирующего упора.
Задача, которая решается предложенной полезной моделью, состоит в повышении скорости вертикальной проходки грунта за счет повышения скорости вращения буровой колонны.
Технический результат, ожидаемый от использования заявленной полезной модели, заключается в предотвращении заклинивания резьбового замка типа ниппель-муфта при скорости вращения буровой колонны 450 об/мин.
Заявленный технический результат достигается тем, что в шнековой буровой колонне, состоящей из снабженных ребордами несущих труб, торцы которых соединены между собой посредством резьбового замка типа ниппель-муфта и дистанцированы упорами, каждый из упоров имеет вид цилиндрической накладки, охватывающей резьбу ниппеля у основания, и выполнен из материала с памятью формы.
Желательно, чтобы торцы упомянутой цилиндрической накладки были профилированы регулярным рельефом.
Предпочтительно, чтобы регулярный рельеф имел вид синусообразной развертки.
Заявленное устройство иллюстрируется рисунками. На Фиг.1 схематично изображен внешний вид продольного фрагмента шнековой буровой колоны; на Фиг.2 схематично представлено поперечное сечение А-А шнековой буровой колонны в зоне охвата части резьбового замка цилиндрической накладкой.
Шнековая буровая колонна состоит из последовательно соединенных между собой посредством резьбового замка, по меньшей мере, первой 1 (Фиг.1 и Фиг.2) и второй 2 (Фиг.1) несущих стальных труб. На поверхности каждой из указанных несущих труб смонтирована реборда 3 (Фиг.1 и Фиг.2). У основания ниппеля его резьбу 4 (Фиг.1 и Фиг.2) охватывает цилиндрическая накладка 5 (Фиг.1 и Фиг.2), выполненная из материала с памятью формы [3] на основе сплава никеля и титана. Заявленное устройство используется следующим образом.
Пример.
Оснащенной шарошечным долотом шнековой буровой колонне сообщают скорость вращения и вводят в грунт. По мере погружения стальных труб в грунт производят их наращивание в следующей последовательности. Останавливают вращение шнековой буровой колонны. Затем очередную стальную трубу с ребордой, оснащенную ответным муфте погруженной в грунт стальной трубе ниппелем, свинчивают со шнековой буровой колонной по резьбе муфты в осевом направлении до тех пор, пока длина резьбы 4 (Фиг.1) ниппеля у основания не сократиться примерно до величины, незначительно (на 7-9 мм) превышающей ширину цилиндрической накладки 5 (Фиг.1). Последнюю нагревают факелом газовой горелки до принятия формы близкой к линейной и охлаждают, предварительно присоединив примерно осевым центром симметрии к поверхности упомянутой резьбы 4 (Фиг.1) поперек оси резьбового замка. Охлажденный упор принимает заранее заданную при его производстве форму цилиндрической накладки 5 (Фиг.1). После этого ниппель и муфту обеих стальных труб без затруднений (благодаря профилированию торцов цилиндрической накладки регулярным рельефом, например, в виде синусообразной развертки) доворачивают относительно друг друга по замковой резьбе 4 (фиг.1) до упора торца муфты в установленную перед этим цилиндрическую накладку 5(Фиг.1). Вновь запускают вращение шнековой буровой колонны. После достижения заданной глубины бурения шнековую буровую колонну демонтируют в обратном порядке, причем перед снятием каждой установленной цилиндрической накладки 5(Фиг.1) ее кратковременно (в течение 5 секунд) нагревают факелом газовой горелкой до потери цилиндрической формы (распрямления).
В таблице приведены результаты сравнительных испытаний скорости проходки заявленного устройства с устройством-прототипом
Таблица.
№ п/п
Наименование объекта испытаний
Скорость вращения
Глубина бурения
Суммарное время производства работ (включая демонтаж) усредненное по 15 бурениям
Примечание
1.
Заявленное устройство
450 об/мин
50 метров
72 минуты
2.
Устройство-прототип
450 об/мин
50 метров
108 минут
Все резьбовые замки става заклинены
3.
Устройство-прототип
250 об/мин
50 метров
127 минут
Как следует из таблицы, заявленное устройство обеспечивает скорость бурение с почти на треть большую, чем устройство-прототип при скоростях вращения буровой колоны 450 об/мин и заклинивании всех резьбовых замков у последнего. Это дает основание утверждать о достижении заявленного технического результата. При режиме вращения буровой колонны устройства-прототипа, который позволяет избежать заклинивания резьбовых замков (т.е. 250 об/мин), производительность устройства-прототипа почти на 43% меньше, чем у предложенной шнековой буровой колонны.
Для изготовления заявленного устройства могут быть использованы известные конструкционные материалы и технологии их металлообработки, что дает основание утверждать о соответствии заявленной полезной модели критерию патентоспособности «промышленная применимость».
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Полезная модель РФ №86223, МПК: Е21В 17/00, опуб. 27.08.2009 г., Бюл. №24.
2. Авторское свидетельство СССР №594313, «Шнековый буровой став», опуб. 25.02.1978, Бюл. №7 (прототип).
3. Изобретение РФ №2375730, МПК: G02B 6/38, опуб. 10.08.2005 г.