ОБСАДНАЯ КОЛОННА

Изобретение касается строительства, а конкретно конструкции обсадных колонн для буровых скважин, которые используются для изготовления свай для фундаментов сооружений.
Известна конструкция по авторскому свидетельству бывшего СССР №729307, опубликованному 25.04.80 г. в Бюллетене №15, в котором описано устройство для стыковки и монтажа длинномерных строительных конструкций, преимущественно свай-оболочек (обсадных колонн), которое содержит, установленные на концах конструкций, которые стыкуются, разъемные хомуты с зажимными элементами. На одном из хомутов установлены ограничители в виде винтовых пар и направляющих штырей, а на другом выполнены центрующие отверстия под штыри и опорные фланцы, которые контактируют с ограничителями.
Общими существенными признаками, является то, что обсадная колонна, предназначена для изготовления фундаментной сваи, включает несколько звеньев обсадных труб разъемно соединенных между собой винтовыми парами, каждая труба имеет цилиндрическую форму.
Недостатками известной конструкции, является увеличение сечения обсадной колонны в месте стыковки, сложность конструкции хомутов, повышенная опасность срезания хомута, или его элементов в твердом грунте и невозможность вытянуть обсадную колонну для повторного использования.
Известна наиболее близкая конструкция обсадной трубы, описанная в авторском свидетельстве бывшего СССР №1659591, опубликованном 30.06.91 г. в Бюллетене №24, в котором описана обсадная труба для возведения сваи, включающая сборные, соединенные между собою по высоте трубы звенья и коронку. Звенья обсадной трубы установлены одна на другую и объединены между собой тросами, причем каждое звено включает
внутренние вертикальные диафрагмы, расположенные по хордам и образующие внутреннюю замкнутую по периметру полость, конфигурация которой в плане соответствует конфигурации в плане ствола сваи.
Общими существенными признаками, является то, что обсадная колонна предназначена для изготовления фундаментной сваи и включает несколько звеньев обсадных труб разъемно соединенных между собой, каждое звено обсадной трубы имеет цилиндрическую внешнюю деталь, и внутреннюю продольную вставку в которой формируется свая.
Недостатками является ненадежность соединения звеньев между собой, что создает угрозу невозможности вытянуть для повторного использования детали обсадной колонны, уменьшенное сечение сваи по сравнению с диаметром буровой скважины, и необходимость после установки сваи, и вытягивания обсадных труб заполнять пустоты, созданные внутренними вставками и внешней частью трубы.
Целью изобретения является обеспечение максимально возможного сечения изготовленной сваи относительно сечения буровой скважины за счет конструкции звеньев обсадных труб, уменьшение металлоемкости деталей обсадной колонны, и повышение технологичности изготовления и надежности в эксплуатации.
Обсадная колонна, согласно изобретению, включает коронку, несколько звеньев обсадных труб, разъемно соединенных между собою и с коронкой, комплектами резьбовых деталей в равномерно расположенных радиальных отверстиях, сделанных в коронке и на концовках обсадных труб. В указанных отверстиях установлены приварные детали, причем детали установленные в охватывающем элементе имеют резьбовое отверстие, а в охватываемом - гладкое коническое отверстие. В каждой резьбовой приварной детали вкручен винт с конической концовкой, которая сопрягается с отверстием в приварной детали в охваченном элементе. Коронка выполнена одной деталью из одной заготовки, в которой нижняя
часть с зубцами имеет внешний диаметр равный внешнему диаметру обсадных труб, а на верхней части сделано ступенчатое цилиндрическое сужение имеющее длину равную 1/5-1/2 от размера внешнего диаметра обсадных труб, этим сужением и комплектом резьбовых деталей коронка соединена с нижним кольцом обсадной трубы, причем, кольцо охватывает суженную часть коронки по всей длине. В каждой обсадной трубе, верхнее (охватываемое) и нижнее (охватывающее) кольца сварным швом соединены с внутренней цилиндрической вставкой трубы, на которой наварен продольный стальной пруток, от кольца к кольцу, и равномерно расположены полукольца из квадратного прутка с наклоном к образующей цилиндра от 70 до 85 градусов, которые начинаются от продольного прутка, с разных его сторон и стыкуются между собою на радиально противоположной стороне. Дополнительно, на образующей внешних кромок этих полуколец, установлен внешний кожух, который приварен к кольцам, а его цилиндрическая поверхность контактирует с полукольцами и стыкуется на продольном стальном прутке. Зубцы коронки имеют наплавку из высокотвердого сплава, и габаритный диаметр коронки по наплавленным швам превышает внешний диаметр обсадных труб.
В отличие от прототипа, признаками существенными во всех случаях является то, что коронка изготовлена одной деталью, в которой нижняя часть с зубцами имеет внешний диаметр равный внешнему диаметру обсадных труб, каждая обсадная труба имеет нижнее и верхнее кольца, которые сварным швом соединены с внутренней продольной цилиндрической вставкой, на которой наварен продольный стальной пруток, и равномерно расположены приварные полукольца, а дополнительно на образующей созданной внешними кромками полуколец установлена внешняя цилиндрическая деталь, которая приварена к кольцам, а ее внутренняя поверхность контактирует с полукольцами и стыкуется сварным швом на продольном стальном прутке. Между собою и с коронкой, трубы
соединены комплектом резьбовых деталей в равномерно расположенных радиальных отверстиях, выполненных в соединительных элементах коронки и обсадных труб.
Признаками существенными в отдельных случаях является то, что соединительным элементом коронки является цилиндрическое ступенчатое сужение длиной 1/5-1/2 внешнего диаметра обсадных труб, этим сужением коронка соединена с нижним кольцом обсадной трубы, причем, кольцо охватывает суженную часть коронки по всей длине. Зубцы коронки имеют наплавку из высокотвердого сплава и габаритный диаметр коронки по наплавленным швам превышает внешний диаметр обсадных труб.
В радиальных отверстиях установлены приварные детали, причем детали установленные в охватывающем соединительном элементе имеют резьбовое отверстие, а в охватываемом - гладкое коническое отверстие, в каждой резьбовой приварной детали вкручен винт с конической концовкой, которая сопрягается с отверстием в приварной детали в охватываемом элементе. Полукольца выполнены из квадратного прутка и установлены с наклоном к образующей цилиндра от 70 до 85 градусов, каждое полукольцо начинается около продольного прутка, с разных его сторон и стыкуются с другим полукольцом на радиально противоположной стороне.
Благодаря описанным техническим решениям:
- обеспечено максимально возможное поперечное сечение
изготовленной сваи относительно сечения буровой скважины за \tabсчет того, что внутренняя вставка и внешняя деталь разделены \tabтолько полукольцами, и имеют цилиндрическую форму, которая \tabтакже позволила уменьшить металлоемкость деталей обсадной \tabколонны;
- повышена технологичность изготовления и надежность в
эксплуатации, за счет того, что коронка изготовлена из одной \tabзаготовки поковки и не имеет сварочных швов, которые при \tabтолщине металла
стенок порядка 50 миллиметров уменьшили бы надежность и \tabсоздали бы технологические сложности при изготовлении, а \tabсоединительные элементы концевых колец обсадных труб, имеющие \tabрезьбовые элементы, обеспечивают надежное соединение-\tabразъединение звеньев не увеличивают внешние габариты и не \tabуменьшают внутренние размеры проходного сечения - в месте \tabсоединения.
На фиг.1 изображен главный вид обсадной колонны в сборе;
На фиг.2 изображен выносной элемент А соединения обсадных труб между собой и обсадной трубы с коронкой;
На фиг.3 изображена коронка;
На фиг.4 изображены зуб коронки с наплавкой, вид Б;
На фиг.5 изображена верхняя часть обсадной трубы, вид В;
На фиг.6 изображено сечение обсадной трубы Г-Г.
Обсадная колонна включает коронку 1, обсадные трубы 2, 3 (количество обсадных труб зависит от необходимой глубины буровой скважины). Обсадные трубы 2 и 3 соединены между собою, а труба 2 с коронкой 1, комплектами резьбовых деталей: приварная деталь 4 с резьбовым отверстием, и приварная деталь 5 с коническим отверстием. Приварные детали установлены в равномерно расположенных радиальных отверстиях, выполненных в соединительном элементе коронки 1 и на соединительных элементах концовок обсадных труб. Приварные детали 4 установлены в охватывающем элементе, а в охватываемом элементе установлены приварные детали 5 с гладким коническим отверстием. В каждой резьбовой приварной детали 4 вкручен винт 6 с конической концовкой, которая стыкуется с отверстием в приварной детали в охватываемом элементе.
Коронка 1 сделана одной деталью из поковки, в которой нижняя часть с зубцами имеет внешний диаметр равный внешнему диаметру обсадных труб 2 и 3, а на верхней части сделано ступенчатое цилиндрическое сужение
длиной 230 мм. Этим сужением и комплектом резьбовых деталей коронка соединена с нижним кольцом 7 обсадной трубы 2. Кольцо 7 охватывает суженную часть коронки 1. В каждой обсадной трубе, верхнее (охватываемое) кольцо 8 и нижнее (охватывающее) кольцо 7 сварным швом соединены с внутренней цилиндрической вставкой 9 обсадной трубы, на вставке 9 наварен продольный стальной пруток 10, от кольца 7 к кольцу 8, и равномерно расположены приварные полукольца 11 из прутка с наклоном к образующей цилиндра по углом 75 градусов. Приварные полукольца 11 начинаются около продольного прутка 10, с разных его сторон и стыкуются парами между собой на радиально противоположной стороне. На образующей созданной внешними кромками этих полуколец установлен внешний кожух 12, который приварен к кольцам 7 и 8, а его цилиндрическая поверхность контактирует с полукольцами и стыкуется сварным швом на продольном стальном прутке 10.
В работе, на коронку 1 нижним охватывающим концом соединительного элемента до упора насаживается обсадная труба 2, и винтами 6 закрепляется. Затем на обсадную трубу 2 насаживается до упора обсадная труба 3, и закрепляется винтами 6. Количество дополнительных обсадных труб колонны зависит от необходимой глубины буровой скважины.
При вытягивании обсадных труб, из каждого извлеченного на поверхность до нужного уровня соединения, выкручиваются винты 6, разъединяются последовательно обсадные трубы одна от другой, и выполняется подготовка к следующей сборке.
Заявитель изготовил, испытал и использует обсадные колоны описанной конструкции.