Буровая штанга для малогабаритных буровых установок

Полезная модель относится к области горного дела, в частности к буровой штанге для малогабаритных буровых установок, которые используются в технологии бурения с промывкой для бестраншейной прокладки труб в стесненных условиях под дорогами и другими инженерными сооружениями, а также данную буровую штангу возможно использовать для создания скважин для забора и подъема грунтовых вод с водоносных горизонтов.
Одной из проблем стоящей перед разработчиками данного вида техники является повышение эксплуатационных характеристик штанг и повышение надежности работы.
Известно, что соединение буровых штанг в буровую колонну, обеспечивающее необходимые герметичность и прочность в процессе сборки и эксплуатации, осуществляется, как правило, по резьбе. Этот тип соединений часто не обладает достаточной герметичностью вследствие наличия зазоров в профилях сопрягаемых элементов.
Известно резьбовое соединение труб (RU, 22006703, кл. Е 21 В 17/042, 2003 г.), в котором герметичность достигается за счет дополнительной герметизации резьбовых поверхностей.
Известно резьбовое соединение для бурильной колонны, состоящей из буровых штанг (RU, 2204684, кл. E 21 B 17/042, 2003 г.), где резьба выполнена конической, вершина наружной резьбы имеет рассчитанный радиус кривизны, при этом толщина материала в уязвимых частях является оптимальной из-за сочетания конической резьбы и закругленного профиля. Однако при этом ослабление напряжений осуществляется преимущественно в местах контакта упорных поверхностей.
За ближайший аналог, прототип принята буровая штанга, описанная в патенте РФ №2679424, опубл.2019, выполненная из НПВХ с запрессованными с добавлением герметика металлическими резьбами по краям, при этом металлические резьбы жестко зафиксированы клепками, диаметр буровой штанги от 35 мм до 45 мм, длина буровой штанги от 1000 мм до 1650 мм, толщина стенки буровой штанги от 2,5 мм до 4 мм или буровая штанга выполнена из алюминия с запрессованными с добавлением герметика металлическими резьбами по краям, при этом металлические резьбы жестко зафиксированы клепками, диаметр буровой штанги от 35 мм до 45 мм, длина буровой штанги от 1000 мм до 1650 мм, толщина стенки буровой штанги от 2 мм до 3,5 мм.
Однако этого, как и в вышеупомянутых аналогах, недостаточно для обеспечения прочности и надежности конструкции в целом.
Предлагаемое техническое решение решает задачу создания буровой штанги с резьбовыми участками на концах для монтажа в буровую колонну, обеспечивающими герметичность и прочность конструкции как при ее монтаже и демонтаже, так и при осуществлении возвратно-поступательного движения вдоль оси бурения в процессе эксплуатации путем выбора оптимальных параметров штанг и резьбового соединения, в частности.
Техническим результатом является повышение прочности и надежности конструкции буровой штанги для малогабаритных буровых установок в целом.
Технический результат достигается тем, что буровая штанга для малогабаритных буровых установок содержит трубчатый корпус с размещёнными на его концах жестко зафиксированными запрессованными с применением эпоксидного клея металлическими резьбами, наружный диаметр буровой штанги выполнен от 15 мм до 60 мм, длина буровой штанги от 300 мм до 2000 мм, толщина стенки буровой штанги от 1,5 мм до 5 мм. Металлические резьбы выполнены из высокопрочных сплавов. На внешней металлической резьбе расположена резиновая прокладка толщиной 2-3 мм. Трубчатый корпус выполнен из легкого металла или легкого сплава. Трубчатый корпус выполнен из непластифицированного поливинилхлорида.
Выполнение металлической резьбы из высокопрочных сплавов (например, технический алюминий; дюралюминий; высокопрочный алюминиевый сплав, сплавы на основе меди и др.) и выполнение резьбы запрессованной с применением эпоксидного клея обеспечивает высокую прочность и долговечность соединения. Возможно выполнение резьбы трубной, трапецеидальной, прямоугольной и других форм.
Предпочтительным диаметром буровой штанги выбран диаметр от 15 мм до 60 мм, т.к. при диаметре штанги менее 15 мм возрастает вибрация трубы при бурении, а при диаметре более 60 мм увеличивается вес штанги, предпочтительной длиной буровой штанги выбрана длина от 300 мм до 2000 мм, т.к. при длине штанги больше 2000 мм затруднена работа в узких колодцах, а при длине штанги менее 300 мм, количество штанг для работы значительно увеличивается, предпочтительной толщиной стенки буровой штанги выбрана толщина от 1,5 мм до 5 мм, т.к. при толщине стенки менее 1,5 мм снижается надежность штанги, а при толщине более 5 мм вес штанги значительно увеличивается.
Расположение на внешней металлической резьбе резиновая прокладки толщиной 2-3 мм предохраняет от заклинивания резьбы при бурении из-за деформации металла и позволяет без усилий раскручивать штанги.
На фиг. 1 представлен пример чертежа в разрезе буровой штангис прямоугольной резьбой, которая содержит трубчатый корпус 1, на концах которого имеется внутренняя металлическая резьба 2 и наружняя металлическая резьба 3 с прямоугольной резьбой, при этом резьбы жестко зафиксированы на корпусе 1 металлическими клепками 4, а на внешней металлической резьбе 3 расположена резиновая прокладка 5.
Буровую штангу для малогабаритных буровых установок применяют следующим образом.
Сборка буровых штанг в колонну осуществляется путем последовательного соединения резьбовых участков штанг. Для этого тело первой штанги концом 2 наворачивается на вертлюг бурового устройства, а к наружной резьбе 3 прикрепляется следующая штанга концом 2. Затем на последнюю штангу наворачивается до упора бур и осуществляется бурение.
По мере необходимости глубины бурения на верхнюю штангу наворачивается следующая штанга.
После окончания бурения осуществляется разборка колонны штанг в обратной последовательности.