УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Полезная модель относится к буровой технике и может быть использовано для проходки взрывных скважин блоками на карьерах.
Известно устройство для бурения скважин, содержащее транспортную базу с навесным оборудованием, включающим несущую раму, буровую мачту с подвижным редуктором, привод, механизм подачи и контргрузы, установленные на направляющих, закрепленных по бокам транспортной базы (Авторское свидетельство СССР №263479, Кл. Е21В 7/26, 1968).
Недостатком данного устройства является непроизводительные затраты времени и ручного труда на перемещение подвижных контргрузов с целью обеспечения большего коэффициента передачи собственного веса устройства на осевое давление при бурении.
Наиболее низким техническим решением является устройство для бурения скважин, содержащее транспортную базу с навесным оборудованием, включающим несущую раму, мачту с подвижным вращателем, привод, гидроцилиндр подачи и установленные на наклонных направляющих, размещенных вдоль транспортной базы, с возможностью перемещения, контргрузы (Авторское свидетельство СССР №1125354, Кл. Е21В 19/08, 1984). Данное техническое решение, за счет механизации процесса перемещения контргрузов, позволяет резко снизить долю ручных непроизводительных операций и уменьшить энергоемкость перемещения контргрузов в переднее положение ввиду свободного перемещения последних под собственным весом по наклонным направляющим.
Недостатком известного устройства при работе непосредственно на блоке является необходимость опускания корпуса гидроцилиндра подачи в транспортное положение даже при небольших переездах (передвижках) устройства от скважины к скважине (иногда до 1,5 м), ввиду того, что последний удерживает при помощи гибкой связи контргрузы в заднем
положении. Это увеличивает непроизводительные затраты, связанные с необходимостью отвинчивания шарошечного долота от последней бурильной трубы става и установкой ее в кассетный приемник с последующим повторением процесса в обратном порядке после передвижки устройства на блоке. При этом жесткое крепление направляющих к несущей раме не позволяет изменять угол их наклона на противоположный для обеспечения свободного перемещения контргрузов под собственным весом из передней части направляющих их заднюю часть, а также ухудшает свойство приспособленности конструкции устройства к проведению технических обслуживании и уходов. Кроме того, центр тяжести контргрузов перемещенных в заднюю часть направляющих, располагается выше их центра тяжести при расположении последних в передней части направляющих, что увеличивает плечо опрокидывающей нагрузки и не позволяет на особо крепких породах развивать большие осевые давления.
Полезная модель направлена на повышение эффективности устройства для бурения скважин при работе на блоке за счет того, что в устройстве для бурения скважин, содержащем транспортную базу с навесным оборудованием, включающим несущую раму, мачту с подвижным вращателем, привод, гидроцилиндр подачи и установленные на наклонных направляющих, размещенных вдоль транспортной базы, с возможностью перемещения, контргрузы, последние выполнены с возможностью перемещения из передней части направляющих в их заднюю часть под действием собственного веса, при этом направляющие связаны своей передней частью с несущей рамой при помощи шарнира, а задней частью при помощи гидроцилиндра, осуществляющего поворот направляющих относительно данного шарнира на углы, обеспечивающие возвратно-поступательное перемещение контргрузов по направляющим, причем центры тяжести контргрузов перемещенных в заднюю часть направляющих, располагаются ниже их центров тяжести при размещении последних в передней части направляющих, при этом передняя и задняя части
направляющих снабжены демпферами, например из резины, для взаимодействия с торцами контргрузов.
Кроме того, на несущей раме, для закрепления направляющих в их крайних положениях, выполнены ограничительные упоры с фиксаторами, которые размещены, соответственно, для взаимодействия со средней и задней частями направляющих, например при помощи кронштейнов.
Выполнение контргрузов с возможностью перемещения под собственным весом из передней части в их заднюю часть уменьшает энергоемкость процесса перемещения. При этом выполнение направляющих с возможностью поворота относительно шарнира передней части на углы, обеспечивающие перемещение контргрузов в обе стороны по направляющим указанным образом, не только снижает энергоемкость процесса перемещения контргрузов, но и облегчает доступ к различным элементам транспортной базы (двери кабины, гусеничный ход и т.д.) при ее техническом обслуживании и уходе. Так же, использование отдельных гидроцилиндров для перемещения контргрузов из передней части направляющих в их заднюю часть, и наоборот, при передвижках устройства от скважины к скважине, освобождает гидроцилиндр подачи от необходимости его перевода из транспортного положения в рабочее, и наоборот, что существенно сокращает непроизводительные затраты, в том числе связанные с дополнительной разборкой бурового става, и повышает производительность устройства. Кроме того, расположение центров тяжести контргрузов перемещенных в заднюю часть направляющих ниже их центров тяжести, при размещении последних в передней части направляющих, позволяет уменьшить плечо опрокидывающей нагрузки при реализации больших осевых давлений, а следовательно, позволяет бурить более крепкие породы. Вышеуказанные преимущества нового технического решения позволяют существенно повысить эффективность устройства для бурения скважин на блоке.
На фиг.1 изображено предлагаемое устройство для бурения скважин, вид сбоку (рабочее положение контргрузов); на фиг.2 - вид А на фиг.1;
на фиг.3 - вид сбоку (транспортное положение контргрузов); на фиг.4 - вид Б на фиг.3.
Устройство для бурения скважин состоит из транспортной базы 1, на которой закреплено навесное оборудование, содержащее смонтированные на несущей раме 2 передний 3 и задние 4 (обычно их два) гидродомкраты, мачту 5 и закрепленные по обеим сторонам транспортной базы 1 наклонные направляющие 6, как правило коробчатого сечения, с установленными на них, с возможностью перемещения, уравновешивающими контргрузами 7. На мачте 5 закреплен подвижный вращатель 8, корпус которого соединен со штоком 9 гидроцилиндром подачи, имеющего подвижный относительно мачты 5 корпус 10. Кроме того, на верхней траверсе мачты 5 установлены механические фиксаторы 11, взаимодействующие с соответствующими углублениями (не показаны) в корпусе 10 гидроцилиндра подачи в его верхнем относительно мачты 5 (рабочем), положении. Контргрузы 7 свободно размещены внутри направляющих 6. Направляющие 6 связанны своей передней частью с несущей рамой 2, соответственно, при помощи шарнира 12, а задней частью при помощи гидроцилиндра 13, связывающего направляющие 6 с несущей рамой 2. Передние и задние части направляющих 6 снабжены демпферами 14, например из резины, для уменьшения ударных нагрузок от взаимодействия с торцами контргрузов 7. Для закрепления направляющих 6 в их крайних положениях, на несущей раме 2 выполнены ограничительные упоры 15 с фиксаторами, например в виде пальцев 16, для соединения со средней и задней частями направляющих 6, на которых выполнены кронштейны 17.
Для складирования и наращивания бурового става на мачте 5 закреплен поворотный кассетный приемник 18 бурильных труб барабанного типа. Передача крутящего момента к рабочему валу подвижного вращателя 8 осуществляется от вала отбора мощности транспортной базы 1 посредством механических передач привода (не показан).
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Переезд (передвижка) устройства от скважины к скважине на блоке осуществляется при поднятых опорах гидродомкратов 3 и 4 с находящимся в верхнем положении корпусе 10 гидроцилиндра подачи, т.е. сразу же после подъема из скважины последней бурильной трубы с шарошечным долотом без установки ее в кассетный приемник 18. При этом шток 9 гидроцилиндра подачи удерживает в верхнем положении подвижный вращатель 8 с присоединенной к нему последней бурильной трубой с шарошечным долотом, нижний конец которой зафиксирован ключом (не показан, обязательная принадлежность для свинчивания - развинчивания труб) после подъема и остается в таком положении на время переезда устройства к новой скважине. Во время переезда контргрузы 7 находятся в переднем, относительно транспортной базы 1, положении (пунктиром на фиг.1 показано транспортное положение контргрузов 7) и обеспечивают устойчивость устройства для бурения скважин. При установке на новой скважине устройство горизонтируется вначале при помощи двух задних гидродомкратов 4 (для создания надежной опоры), а затем при помощи переднего гидродомкрата 3.
После этого из кронштейнов 17 и упоров 15 вынимаются пальцы 16, и при помощи штоков гидроцилиндров 13 направляющие 6 поворачиваются вокруг шарнира 12 на угол, необходимый для перемещения контргрузов 7 под собственным весом из передней части направляющих 6 в их заднюю часть. Повернутые данным образом задние части направляющих 6, с перемещенными в них до упора с демпферами 12 контргрузами 7, занимают нижнее (рабочее) положение, при котором центр тяжести контргрузов 7 располагается ниже его расположения при размещении последнего в передней части направляющих 6, обеспечивая тем самым более устойчивое положение устройства. С целью снижения ударных нагрузок о демпферы 12 рекомендуется осуществлять плавный наклон направляющих 6, регулируя скорость перемещения контргрузов 7 при помощи гидроцилиндров 13. После достижения контргрузами 7 задних частей направляющих 6, т.е. до упора
торцов контргрузов 7 в демпферы 12, в кронштейны 17 средней и задней частей направляющих 6 устанавливаются пальцы 16, связывающие наклонные направляющие 6 с ограничительными упорами 15, обеспечивающими прочность направляющих 6 как в нижнем (рабочем) положении, так и в верхнем (транспортном) положении, особенно при передвижении устройства по забою. Затем от нижнего конца бурильной трубы с долотом отводится ключ, она опускается на забой при помощи штока 9 гидроцилиндра подачи, во внутреннюю полость бурильных труб подается очистной агент (сжатый воздух) и подключается вал отбора мощности транспортной базы 1. Необходимое осевое усилие на забой создается при помощи гидроцилиндра подачи путем подключения надпоршневого пространства корпуса 10 от работающей гидросистемы транспортной базы 1.
Для наращивания бурового става по мере углубки скважины подвижный вращатель 8 при достижении нижнего положения отсоединяется от бурильной трубы, поднимается в верхнее положение, затем в зазор между рабочим (выходным) валом подвижного вращателя 8 и верхним концом бурового става заводится очередная труба, которая с помощью имеющихся на обоих концах резьб соединяется с рабочим валом подвижного вращателя 8 и находящимся в скважине буровым ставом, и бурение продолжается. По достижении заданной глубины буровой став с помощью гидроцилиндра подачи извлекается из скважины и по мере извлечения разбирается на составляющие его бурильные трубы за исключением последней с шарошечным долотом, остающейся во вращателе 8. Для исключения ручного труда на вспомогательных операциях свинчивание и развинчивание бурильных труб (при зафиксированном нижнем конце трубы при помощи ключа) производится самим подвижным вращателем 8, а буровые трубы устанавливаются в закрепленном на мачте 5 поворотном кассетном приемнике 18 барабанного типа. После этого осуществляется вначале извлечение пальцев 16 из кронштейнов 17 и ограничительных упоров 15, а
затем подъем штоков гидроцилиндров 13 на угол, обеспечивающий перемещение контргрузов 7 под собственным весом в переднюю часть направляющих 6 с последующим их закреплением вышеуказанным образом. Затем поднимаются упоры передних 3 и задних гидродомкратов 4 и устройство готово к переезду к следующей скважине.
В свою очередь перебазирование устройства на новый блок по дорогам, осуществляемое своим ходом или на трейлере, производится, для уменьшения дорожного габарита, с опущенным в нижнее (транспортное) положение корпусом 10 гидроцилиндра подачи, который удерживает своим штоком 9 в нижнем положении подвижный вращатель 8 без бурильной трубы. После перебазирования на новый блок для перевода гидроцилиндра подачи в верхнее (рабочее) положение в поршневую полость подается рабочая жидкость и при достижении корпусом 10 гидроцилиндра подачи верхнего положения фиксаторы 11 автоматически входят в соответствующие углубления на корпусе 10 и тем самым жестко закрепляют его относительно буровой мачты 5 для работы на новом блоке.