БУРОВАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к буровой технике шнекового бурения и может быть использовано для бурения инженерно-геологических скважин.
Шнековое бурение является разновидностью вращательного бурения, так как удаление с забоя и транспортирование по скважине разрушенной породы осуществляют одновременно не потоком очистного агента, а за счет свойств вращающихся шнеков. Обычно шнековое бурение осуществляют сплошным забоем, при необходимости шнековое бурение можно вести с отбором ненарушенных образцов породы (керна) с помощью магазинных шнеков или съемных грунтоносов.
Известно большое количество буровых переносных установок для проходки поисково-картировочных, инженерно-геологических и взрывных скважин диаметром 50-100 мм на глубину до 10 м в рыхлых и мягких породах.
Известна выпускаемая компанией ООО «Диос-1» малогабаритная блочная буровая установка ББУ-ООО «Опенок» с гидравлическим приводом подвижного вращателя. Установка выполнена по блочной схеме и состоит из стойки с механизмом подачи, каретки, вращателя, основания, на котором размещаются съемные блоки:
двигатель внутреннего сгорания (ДВС), дизельный двигатель или электродвигатель;
аккумулятор и бензобак (используется в варианте привода от бензинового или дизельного двигателя);
маслобак с рукавами;
пульт управления с теплообменником.
Привод установки осуществляется от ДВС, дизельного двигателя или электродвигателя.
Известен также буровой комплекс КМБ-3 для бурения скважин шнеками диаметром до 151 мм в породах до V категории буримости при инженерно-геологических изысканиях. Комплекс содержит унифицированный станок с бензоприводом, гидравлической подачей подвижного вращателя в передвижном и самоходном варианте.
Однако при эксплуатации этой установки выявляются следующие недостатки:
отсутствие возможности проведения инженерных изысканий на электроподстанциях и высоковольтных линиях электропередач 35, 110, 220 и 500 кВ из-за большой высоты буровой установки (высота с дополнительной мачтой и лебедкой 4200 мм);
большое время свертывания и развертывания, из-за чего снижается производительность буровой установки (количество скважин за один рабочий день), особенно при инженерных изысканиях по высоковольтным линиям электропередач;
бурение скважин короткими шнеками (не более 1 метра) удлиняет процедуру бурения;
относительно большая занимаемая площадь развертывания буровой установки.
Наиболее близкой к предлагаемой буровой установке по технической сущности и достигаемому техническому результату является буровая установка (см. Кардыш В.Г., Мурзаков Б.В., Окмянский А.С., Бурение неглубоких скважин, М., 1971), которая включает бензиновый двигатель (бензоагрегат) мощностью 2,2-3,7 кВт (3-5 л.с.), редуктор и N шнеков с долотом на нижнем конце. Односкоростная буровая установка обеспечивает вращение шнеков с частотой 150-250 об/мин при регулировании частоты вращения изменением подачи топлива в бензоагрегат. В двухскоростной буровой установке возможно более полное использование мощности двигателя, применяя в зависимости от геологического разреза повышенную (500-600 об/мин) или пониженную (150-300 об/мин) частоту вращения шнеков. Глубина бурениия буровой установки составляет 10-12 м. Средняя механическая скорость бурения в мягких породах 15-25 м/ч.
Недостатком этой буровой установки является небольшая глубина и скорость бурения и отсутствие возможности отбора ненарушенных образцов породы (керна) с помощью магазинных шнеков или съемных грунтоносов, т.е. отсутствие возможности проведения в полной мере инженерных изысканий для строительства зданий и сооружений 1 и 2 уровня ответственности
Техническим результатом изобретения является увеличение скорости и глубины бурения буровой установки без нарушения отбора образцов породы и обеспечение перевозки ее в прицепе к легковому автомобилю или в кузове грузопассажирского микроавтобуса типа ГАЗель и с возможностью бурения магазинными шнеками диаметром 185 мм и более, длиной до 1800 мм.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в известную буровую установку, содержащую бензоагрегат с редуктором и N шнеков на нижнем конце последнего шнека (N шнека) установлено долото, введены гидравлически раздвижной с ручным и ножным управлением штабелер и механизм развязки механических усилий между редуктором бензоагрегата и шнеками, выполненный в виде металлического стержня на котором жестко закреплен промежуточный вал, который опирается на опорные подшипники, находящиеся внутри полого цилиндра и прикрепленные к нему кольцами, при этом корпус механизма развязки механических усилий между редуктором бензоагрегата и шнеками жестко присоединен к подвижной площадке гидравлически раздвижного с ручным и ножным управлением штабелера, которая жестко присоединена к раздвижной станине гидравлически раздвижного с ручным и ножным управление штабелера, причем нижний конец гидропривод гидравлически раздвижного с ручным и ножным управлением штабелера неподвижно установлен на передвижной опорной площадке гидравлически раздвижного с ручным и ножным управление штабелера
Использование стандартного гидравлически раздвижного с ручным и ножным управлением штабелера, имеющего минимальные массогабаритные характеристики, и маломощного бензоагрегата и введение механизма развязки механических усилий между редуктором бензоагрегата и шнеками, жестко закрепленного на подвижной площадке гидравлически раздвижного с ручным и ножным управлением штабелера с передвижной опорной площадкой позволяет увеличить 1,5 раза скорость и глубину бурения заявленной буровой установки с возможностью перевозки ее в прицепе к легковому автомобилю или в кузове грузопассажирского микроавтобуса типа ГАЗель, как показали натурные испытания,
На фиг.1 показано схематическое изображение общего вида заявляемой буровой установки, на фиг.2 схематическое изображение механизма развязки механических усилий между шнеками и бензоагрегатом, на фиг.3 вид буровой установки.
Буровая установка содержит (см. фиг.1) бензоагрегат 1 с понижающим обороты редуктором 2, гидравлически раздвижной с ручным и ножным управлением штабелер 3, на подвижной площадке 4 которого, жестко закреплен механизм развязки механических усилий 5 между шнеками 6.1…6.N и редуктором 2 бензоагрегата 1.
В качестве привода буровой установки (бензоагрегата) может быть использован ДВС, дизельный двигатель или электродвигатель.
Гидравлически раздвижной с ручным и ножным управлением штабелер 3 широко представлен как стандартное техническое устройство в складской технике для погрузочно-разгрузочных работ, который содержит подвижную площадку 4, раздвижную станину 7, цепь 8, гидропривод 9 с ручным 10 и ножным 11 управлением, передвижную опорную площадку 12 на колесах, на которой установлен гидропривод 9 штабелера 3.
Шнеки 6.1…6.N различных размеров, прилагаемые к ним грунтоносы и долото 13 также выпускаются промышленностью и являются сертифицированным оборудованием.
Механизм развязки механических усилий 5 между шнеками 6.1…6.N и бензоагрегатом 1 с редуктором 2 (см. фиг.2) выполнен в виде металлического стержня 14, жестко установленным на нем с помощью узла крепления 15 промежуточным валом 16, который опирается на опорные подшипники 17, находящиеся внутри полого цилиндра в виде толстостенной стальной трубы 18 с прикрученными болтами 19 кольцами крепления 20. С одной стороны механизма развязки механических усилий между шнеками и бензоагрегатом 5 установлен узел крепления бензоагрегата 21, а с другой - узел крепления шнеков 22. При знакопеременных механических нагрузках (задавливание или подъем буровой колонны из шнеков) нагрузка передается на один из двух опорных подшипников 17.1,17.2, а через них на корпус механизма развязки механических усилий 5, жестко закрепленного на подвижной площадке гидравлически раздвижного с ручным и ножным управлением штабелера 4, тем самым разгружается корпус редуктора 2 бензоагрегата 1.
Буровая установка выгружается и устанавливается в точке будущей скважины с помощью передвижной опорной площадки 12 гидравлического раздвижного с ручным и ножным управлением штабелера 4. С помощью раздвижной станины 7 гидравлически раздвижного с ручным и ножным управлением штабелера путем ручного 10 или ножного 11 управления гидравлически раздвижным штабелером 3 подвижная площадка штабелера 4 устанавливается на высоту, достаточную для крепления шнеков 6.1…6.N с долотом 13. Далее запускается бензоагрегат 1, который через редуктор 2 и механизм развязки механических усилий 5 между шнеками 6.1…6.N и бензоагрегатом 1 приводит в движение шнеки 6.1…6.N с долотом 13. Путем стравливания давления в гидроприводе 9 гидравлически раздвижного с ручным и ножным управлением штабелера 3 подвижная площадка 4 гидравлически раздвижного с ручным и ножным управлением штабелера 3 под собственным весом и весом бензоагрегата 1 с редуктором 2, шнеков 6.1...6.N и долото 13 (либо грунтоноса) опускается вниз и забуривается в грунт.
При этом гидравлически раздвижной с ручным и ножным управлением штабелер 3 с раздвижной станиной 7 фактически является одним из элементов буровых установок, например, типа ПБУ-2 в уменьшенных размерах. Если использовать гидравлически раздвижной с ручным и ножным управлением штабелер 3 высотой 2,5 м (в раздвинутом состоянии), то к нему можно присоединять дополнительно шнеки 6 длиной до 2,4 м (вместе с грунтоносами). Перераспределяя нагрузку между шнеками 6.1…6.N и редуктором бензоагрегата 1, создаваемой вращающимися шнеками 6.1…6.N на механизм развязки механических усилий между шнеками и редуктором бензоагрегата 5, который жестко закреплен на подвижной площадке 4 гидравлически раздвижного с ручным 10 и ножным 11 управлением штабелера 3, можно исключить возможность преждевременного выхода из строя бензоагрегата 1.
Применение предлагаемой буровой установки позволит увеличить в 1,5 раза по сравнению с прототипом глубину и скорость бурения буровой установки без нарушения отбора образцов породы, обеспечить перевозку ее в прицепе к легковому автомобилю или в кузове грузопассажирского микроавтобуса типа Газель с возможностью бурения магазинными шнеками диаметром 185 мм и более, длиной до 1800 мм. и осуществлять шнековое бурение для инженерных изысканий в строительстве зданий и сооружений 1 и 2 уровня ответственности, на объектах повышенной опасности (высоковольтные электроподстанции, высоковольтные линии электропередач, территории хранения нефтепродуктов и др.) в труднодоступных местах (склоны оврагов, в лесистой и болотной местностях, горной местности др.).
Таким образом, заявленную буровую установку, состоящую из набора стандартных блоков можно быстро собрать как для шнекового бурения в стандартных условиях местности, так и на объектах повышенной опастности и в труднодоступных местах.