ТЕЛЕСКОПИЧЕСКАЯ БУРИЛЬНАЯ КОЛОННА
TELESCOPIC DRILL STRING

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к станкам для бурения скважин.
Известна телескопическая бурильная колонна, включающая выполненные с возможностью смещения относительно друг друга наружную и внутреннюю штанги с соединительными элементами для крепления соответственно с вращателем станка и породоразрушающим инструментом [1, 2].
При таком конструктивном выполнении наружную и внутреннюю штанги фиксируют относительно друг друга штифтами. Это является неудобным в условиях бурения и требует больших временных затрат для совмещении отверстий при помещения в них штифтов.
Известна также телескопическая бурильная колонна, включающая выполненные с возможностью смещения относительно друг друга наружную и внутреннюю штанги с соединительными элементами для крепления соответственно с подвижным вращателем станка и породоразрушающим инструментом, замковое соединение для передачи крутящего момента и осевого усилия между наружной и внутренней штангами, выполненное в виде расположенных на внутренней штанге, по крайней мере двух, фигурных пазов и скрепленного с наружной штангой упоров с внутренними выступами [3]
Однако известное устройство имеет следующее недостатки.
Упоры выполнены на внутренней поверхности наружной штанги, что усложняет ее изготовление.
Наружная штанга закреплена в подвижном вращателе бурового станка, что приводит к увеличению его габаритов и его утяжелению, что, в свою очередь, создает дополнительные нагрузки на сам станок и приводит к его утяжелению. Раздвигание шагни при применении указанной конструкции производят за счет дополнительной лебедки, что усложняет производство работ.
Результат, для достижения которого направлено данное техническое решение, заключается в упрощении изготовления конструкции при одновременном упрощения производства вспомогательных работ.
Указанный результат достигается за счет того, что в телескопической бурильной колонне, включающей выполненные с возможностью смещения относительно друг друга наружную и внутреннюю штанги с соединительными элементами для крепления соответственно с подвижным вращателем станка и породоразрушающим инструментом, замковое соединение для передачи крутящего момента и осевого усилия между наружной и внутренней штангами, выполненное в виде расположенных на внутренней штанге, по крайней мере двух, фигурных пазов и скрепленного с наружной штангой упора с внутренним выступом. Упор размещен на верхнем торце, соединительный элемент для крепления с породоразрушающим инструментом - на нижнем торце наружной штанги, а соединительный элемент для крепления телескопической штанги с вращателем станка выполнен в верхней части внутренней штанги.
Пример выполнения устройства поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен станок с подвижным вращателем и телескопической бурильной колонной, на фиг. 2 - телескопическая бурильная колонна, на фиг. 3 - место А, на фиг. 4 - разрез Д-Д, на фиг. 5 - уступ в аксонометрии, на фиг. 6 - внутренняя штанга, на фиг. 7 - накладка фигурного паза замкового соединения, на фиг. 8, 9 - разрезы Г-Г и Б-Б соответственно, на фиг. 10-12 - положение замкового соединения телескопической бурильной колонны соответственно при бурении, в открытом состоянии и подъеме инструмента.
Телескопическая бурильная колонна 1 включает в себя выполненные с возможностью продольного смещения относительно друг друга наружную 2 и внутреннюю 3 штанги с соединительными элементами 4, 5 для крепления соответственно с подвижным вращателем 6 станка 7 и породоразрушающим (шнековым) инструментом 8, замковое соединение 9 для передачи крутящего момента и осевого усилия между наружной 2 и внутренней 3 штангами, выполненное в виде расположенных на внутренней 3 штанге, по меньшей мере двух, фигурных пазов 10 и скрепленного с наружной штангой 2 упора 11 с внутренним выступом 12. Фигурный паз на внутренней штанге может быть выполнен при помощи накладки 13.
Упор 11 размещен в верхней части наружной штанги 3 и скреплен с последней болтами. Соединительный элемент 5 размещен в нижней части наружной штанги. Соединительный элемент 4 для крепления телескопической штанги с подвижным вращателем станка выполнен в верхней части внутренней штанги 3.
Замковое соединение телескопической бурильной колонны имеет три положения:
- Замковое соединение закрыто. Внутренний выступ 11 упора 12 взаимодействует с нижней стенкой 14 фигурного паза 10. В этом случае возможно вращательное бурение с созданием осевого усилия через подвижный вращатель механизмом подачи буровой установки;
- Замковое соединение открыто. Внутренний выступ 11 упора 12 находится вне фигурного паза 10. Возможно раздвижение и складывание телескопической бурильной колонны и вращательное бурение под собственным весом телескопической бурильной колонны и шнекового инструмента;
- Замковое соединение закрыто. Внутренний выступ 11 упора 12 взаимодействует с верхней стенкой 15 фигурного паза 10. Возможен подъем инструмента.
Бурение производят следующим образом.
Производят горизонтирование станка посредством, например, домкратов 16. Устанавливают мачту 17 в вертикальное положение. Производят бурение скважины на глубину, равную длине шнекового инструмента с транспортированием выбуренной породы.
При этом замковое соединение находится в закрытом положении. Внутренний выступ 11 упора 12 взаимодействует с нижней стенкой 14 фигурного паза 10. При этом осевое усилие и крутящий момент передается на наружную штангу и шнековому инструменту. Длину шнекового инструмента применяют меньшей длины проектной глубины скважины. Это позволяет уменьшить длину мачты станка.
После окончания бурения на глубину, равную длине шнекового инструмента, открывают замковое соединение, выдвигают посредством подвижного вращателя внутреннюю штангу вверх на величину, равную не менее разнице между проектной глубиной скважины и шнекового инструмента, и закрывают замковое соединение, используя соответствующий фигурный паз на внутренней штанге. Производят бурение скважины до проектной глубины.
Далее открывают замковое соединение и вдвигают внутреннюю штангу в наружную колонну и закрывают замковое соединение. Затем производят подъем шнекового инструмента вместе с выбуренной породой и выгрузку выбуренной породы.
Таким образом, данные техническое решение позволит:
- Упростить изготовление телескопической колонны, так как при таком конструктивном решении не требуется выполнять выступы на внутренней поверхности трубы;
- Облегчить раздвижение и складывание телескопической бурильной колонны без применения дополнительной лебедки, что сократит трудоемкость выполнения вспомогательных операций.
Источники информации
1. Патент US 3517760, НКИ 175/321, 1970.
2. Свидетельство на полезную модель РФ №30155, МКИ E21B 17/07, 2002.
3. Патент РФ №2260666, МКИ E21B 17/07, 2005.