БУРОВАЯ МАЧТА
DRILL MAST

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к буровым мачтам, преимущественно для установок неглубокого бурения. Использование последних в настоящее время ограничивается периодом, когда температура воздуха не опускается ниже минус 10°. Это объясняется отсутствием для них буровых мачт, обеспечивающих создание нормальных условий работы для бурового персонала. Необходимость же использования буровых установок с передвижными мачтами обусловлена значительным удельным весом в общем балансе рабочего времени монтажно-демонтажных работ и перевозок.
Известна буровая мачта, содержащая основание, четырехгранный копер с поперечным и диагональным несущими стержнями и кронблочной рамой (см. Волков С.А. и Волков А.С. Справочник по разведочному бурению, М., Госгеолтехиздат, 1963, с.152-153).
Недостатком данной мачты является трудоемкость изготовления и значительные затраты времени на перевозку, т.к. мачта является неразборной и перевозится в вертикальном положении. Кроме того, она недостаточно полно защищает обслуживающий персонал от осадков и низких температур.
Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является буровая мачта, включающая основание, кронблочную раму, ствол в виде усеченной пирамиды, состоящей из двух продольных секций со сквозным проемом между ними, нижние концы которых шарнирно соединены с основанием, а верхние - через кронблочную раму между собой, шарнирные тяги и механизм подъема и опускания ствола мачты (см. авт. св. СССР №1260503, кл. Е21В 15/00, 1985 г).
К недостаткам данной конструкции мачты следует отнести:
- значительные затраты времени на монтаж-демонтаж мачты, особенно в случае использования ее в зимних условиях из-за необходимости использования обшивки ствола;
- низкая транспортабельность мачты из-за значительных габаритов по высоте, равная сумме секций, а в случае использования обшивки - высоте основания. Этот недостаток особо сказывается при транспортировке под мостами, высоковольтными линиями электропередач и т.д.;
- значительная металлоемкость из-за целостности составляющих ее секций;
- опасность проведения монтажно-демонтажных работ из-за отсутствия жесткой связи между подъемником и стволом;
- необходимость применения дополнительных технических приспособлений для поддержания ствола при подъеме мачты и ее опускания, что резко повышает трудоемкость операций при проведении монтажно-демонтажных работ.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков.
Указанный технический результат достигается тем, что в буровой мачте, включающей основание, кронблочную раму, ствол в виде усеченной пирамиды, состоящей из двух продольных секций со сквозным проемом между ними, нижние концы которых шарнирно соединены с основанием, а верхние - через кронблочную раму между собой, шарнирные тяги и механизм подъема и опускания ствола мачты, согласно изобретению секции ствола выполнены в виде швеллерообразных элементов с разным поперечным сечением, а, по меньшей мере, часть обшивки ствола выполнена из эластичного материала и закреплена с возможностью перекрытия сквозных проемов между секциями, задняя из которых соединена с кронблочной рамой жестко, а передняя секция - шарнирно, при этом шарнирные тяги с одной стороны постоянно соединены с основанием, а с другой - с нижней частью передней секции ствола.
Достижению указанного технического результат способствует также и то, что;
- в качестве основания использовано буровое здание с горизонтальными и вертикальными элементами и транспортной базой, причем основание ствола мачты совмещено с несущими элементами бурового здания;
- задняя секция ствола выполнена с более длинными полками, но с меньшей шириной, чем передняя и установлена в рабочем положении перпендикулярно к горизонтальным несущим элементам бурового здания;
- механизм подъема и опускания ствола выполнен в виде гидроцилиндров, шоки которых шарнирно соединены с вертикально расположенной секцией, а корпус - с буровым зданием.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид мачты в аксонометрии (без укрытия); на фиг.2 - вид мачты сбоку; на фиг.3 - вид мачты в транспортном положении; на фиг.4 и 5 - сечение А-А на фиг.2 соответственно в рабочем и транспортном положении.
Буровая мачта содержит буровое здание 1 (см. фиг.1, 2 и 3) с вертикальными и горизонтальными опорными элементами соответственно 2а и 2б и транспортной базой 2в, ствол 3 в виде усеченной пирамиды и механизм подъема и опускания ствола 3 в виде гидроцилиндров 5. Ствол 3 выполнен с прямоугольным основанием, совмещенным с горизонтальными опорными элементами 2б, и кронблочной рамой 4. Такое выполнение ствола 3 обеспечивает равномерное распределение нагрузки на опорные элементы здания 1 и создает комфортные условия для обслуживающего персонала благодаря размещению внутри ствола всего бурового оборудования и инструмента. Буровое здание 1, ствол 3 и кронблочная рама 4 оснащены обшивкой 6, по меньшей мере, часть которой выполнена из эластичного материала 7, а другая часть 8 - из твердого материала, например из досок. Возможен вариант выполнения обшивки 6 полностью из эластичного материала. Это позволяет значительно ускорить монтаж-демонтаж ствола 3 благодаря тому, что использование такой обшивки 6 обеспечивает складывание секций 9а и 9б в транспортное положение и установку в рабочее положение без каких-либо дополнительных затрат и без использования дополнительных приспособлений. Ствол 3 мачты образован двумя швеллерообразными секциями 9а и 9б с разным поперечным сечением, причем задняя секция 9а выполнена с более длинными полками 10а, чем полки 10б у передней секции 9б, но с меньшей шириной. Это позволяет в транспортном положении размещать секцию 9б внутри другой секции 9а (см. фиг.5) и тем самым обеспечить высокую транспортабельность мачты благодаря почти двукратному уменьшению высоты ствола 3 в горизонтальном положении. Это имеет особое значение при больших расстояниях между скважинами и ограничениях для транспортных средств по высоте. Кроме того, это позволяет повысить устойчивость буровой мачты, а следовательно, и снизить затраты времени, связанные с ее перевозкой, а использование швеллерообразных секций, кроме того, позволяет снизить металлоемкость ствола 3 при одновременном повышении его грузоподъемности. При этом благодаря выполнению задней грани 9б с большей шириной полок повышается жесткость этой грани, а установка ее перпендикулярно к основанию создает наиболее благоприятные условия для работы этой секции, являющейся наиболее нагруженной. Задняя секция 9а соединена с кронблочной рамой 4 жестко, а с основанием (буровым зданием 1) - шарнирно посредством оси 11. В рабочем положении она дополнительно фиксируется относительно опорных элементов 2б съемными осями 12 и располагается перпендикулярно к основанию, при этом ось 11 располагается в одной плоскости со съемными осями 12. При этом передняя секция 96 соединена с кронблочной рамой 4 и буровым зданием 1 шарнирно соответственно посредством осей 13 и 14, последняя из которых является съемной. Нижняя часть секции 96 дополнительно соединена с буровым зданием 1 посредством тяг 15, шарнирно соединенных с несущими элементами 2б и полками 10б. Длина полок 10а и 10б, образующих боковую грань пирамиды, составляют вместе меньше длины основания пирамиды и тем самым образуют продольный разъем 16 на боковых гранях, который в рабочем положении перекрывается эластичным материалом 7. Для удобства работы задняя и передняя грани ствола 3 снабжены секциями 17, а секции 9а и 9б для повышения их жесткости имеют несущие тяги 18. Длина тяг 15 выбирается таким образом, чтобы обеспечить свободный поворот секций 9а и 9б вокруг осей 11 при выдвижении или утапливании гидроцилиндров 5. При этом штоки гидроцилиндров 5 шарнирно соединены с задней гранью ствола 3, а корпуса гидроцилиндров 5 - с несущими элементами бурового здания 1.
Монтаж мачты осуществляют в следующей последовательности. После доставки буровой мачты на место работ при помощи гидроцилиндров 5 начинают поднимать заднюю секцию 9а, которая поворачивается вокруг оси 11. Посредством тяг 15 вращение секции 9а передается на переднюю секцию 9б и ствол 3 мачты устанавливается в рабочее положение, т.е. вертикально. В этом положении задняя секция 9а фиксируется относительно бурового здания 1 съемными осями 12, а передняя секция 9б - съемными осями 14. При этом эластичный материал 7 растягивается и перекрывает боковой проем 16 с обеих сторон ствола 3.
Демонтаж мачты осуществляется в обратной последовательности.
Применение предложенной буровой мачты позволит снизить затраты на ее монтаж-демонтаж при использовании мачты с обшивкой, повысить транспортабельность, снизить металлоемкость, повысить безопасность и комфортабельность работ и тем самым повысить эффективность использования самоходных и передвижных буровых установок.