устройство для подводного бурения

Формула изобретения

Устройство для подводного бурения геологоразведочных скважин, включающее буровую штангу с долотом, опорную раму, снабженную откидными опорами, выполненную в виде емкости, заполняемой водой, и источник подачи сжатого воздуха, отличающееся тем, что емкость, заполняемая водой, выполнена из двух жестко между собой соединенных полых цилиндров, симметричных относительно продольной оси устройства, при этом каждый полый цилиндр разделен перемычками на верхний, средний и нижний отсеки, верхний отсек выполнен герметичным и заполнен воздухом, в среднем и нижнем отсеках в боковых стенках цилиндров выполнены сквозные отверстия, откидные опоры снабжены в нижней части балластировочными грузами, при этом средние и нижние отсеки сообщены с источником подачи сжатого воздуха.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области геологоразведки, осуществляемой на дне акваторий.

Известна установка для подводного бурения, содержащая опорное основание и бурильный агрегат, опорное основание выполнено в виде плиты, располагаемой на грунте дна водоема и снабженной герметизирующим ее многослойным куполом, анкерными креплениями к грунту дна, соединенными с плитой и куполом но периметру, плита имеет центральное отверстие для пропуска бурильного агрегата в виде автономного бурового аппарата, имеющего генератор рабочего агента, соединенный с рабочим бурильным органом, имеющим сопла, ориентированные к забою, и сопла, ориентированные к устью скважины, плита также имеет отверстие с размещенным в нем поршнем, пересекающим сечение центрального отверстия, пропускающего буровой аппарат, камера давления поршня соединена с его приводом для экстренного перекрытия центрального отверстия за счет подачи в него указанного поршня, поршень и плита имеют в своем теле криволинейные патрубки, сообщающие при перекрытии поршнем центрального отверстия сечения скважины с отводящим флюид трубопроводом, причем буровой аппарат соединен посредством линии связи - кабель-тросом с пультом управления процессами на установке и имеет датчик регистрации вскрываемого флюида, соединенный линией командной связи с указанным приводом, а перед размещением установки на дне все ее указанные отверстия перекрывают гидронепроницаемыми люками и временными пробками, разрушаемыми при начале работы бурового аппарата, при этом подкупольное пространство соединено с шахтой, оснащенной плавучей станцией обслуживания установки, причем шахта на своем участке оснащена упругоподатливым гофрированным элементом, а полость шахты соединена с подкупольным пространством посредством герметизированных люков (RU 2149249, Е 21 В 7/12, 17.11.1998).

Недостатком этой установки является то обстоятельство, что она представляет собой, по существу, стационарное сооружение, весьма сложное и материалоемкое; передислокация установки крайне трудоемка, ее стоимость составляет, по данным, приведенным в описании, около 200 миллионов долларов США.

Известна буровая установка, включающая опорную раму, на которой установлен привод вращения колонковой трубы, выполненный в виде катушки с навитыми на ней витками гибкого элемента. Один конец гибкого элемента связан с поплавком, другой с грузоподъемным механизмом судна обслуживания. Катушка имеет профильное осевое отверстие для размещения в нем ведущей штанги, которая жестко связана с колонковой трубой (SU 1701884, Е 21 В 7/12, 1990).

Устройство может быть применено только на малых глубинах, надежность его невысока; для утапливания поплавка при подъеме гибкого элемента на судно необходимы большие энергозатраты.

Известно также устройство для подводного бурения геологоразведочных скважин, включающее связанную с грузоподъемным механизмом судна обслуживания опорную раму, на которой установлены приводы вращения и подачи, буровую штангу с долотом; устройство снабжено датчиком уровня воды, насосом с электродвигателем, узлом регулирования подачи насоса, при этом опорная рама выполнена в виде емкости, заполняющейся водой, привод вращения буровой штанги выполнен в виде гидромотора и распределителя, а привод подачи выполнен в виде двух гидроцилиндров и распределителя, причем входы гидромотора и гидроцилиндров подачи соединены через распределители потока с окружающей средой, а их выходы через дроссели соединены с емкостью, которая соединена с атмосферой и со входом насоса, выход которого соединен в окружающей средой, причем узел регулирования подачи насоса соединен с датчиком уровня воды в емкости (RU 2165000, Е 21 В 7/124, 15.10.1999).

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.

Эта установка имеет ряд серьезных недостатков:

- невозможность буксировки наплаву; доставка к месту использования возможна только на палубе специально оборудованного судна;

- необходимость высокой точности взаимного расположения судна-носителя и установки; в ином случае при отклонении тягового органа от вертикали, практически, неизбежна поломка буровой штанги, а также других элементов конструкции;

- при подъеме установки на борт судна-носителя возможны удар ее о корпус и поломка, особенно, при волнении моря свыше 2 баллов;

- сложность конструкции, как следствие, недостаточная надежность;

- использование морской воды в качестве рабочей среды гидромоторов обусловливает быстрое засорение фильтров взвешенными в воде частичками ила, песка, микроорганизмами и выход гидромоторов из строя; кроме того, морская вода, являясь агрессивной средой, обусловливает коррозию элементов гидромоторов.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи обеспечения возможности буксировки установки к месту использования как наплаву, так и на борту судна, исключения необходимости обеспечения высокой точности взаимного расположения установки и транспортирующего ее судна при подъеме установки и ее спуске, исключения возможных поломок в результате удара установки о судно в случае ее подъема на борт судна и спуске на воду, упрощения конструкции, исключения гидромоторов и, соответственно, необходимости использования морской воды в качестве их рабочей среды, повышения надежности установки.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в устройстве для подводного бурения геологоразведочных скважин, включающем буровую штангу с долотом, опорную раму, снабженную откидными опорами, выполненную в виде емкости, заполняемой водой, и источник подачи сжатого воздуха, емкость, заполняемая водой, выполнена из двух жестко между собой соединенных полых цилиндров, симметричных относительно продольной оси устройства, при этом каждый полый цилиндр разделен перемычками на верхний, средний и нижней отсеки, верхний отсек выполнен герметичным и заполнен воздухом, в средней и нижнем отсеках в боковых стенках цилиндров выполнены сквозные отверстия, откидные опоры снабжены в нижней части балластировочными грузами, при этом средние и нижние отсеки сообщены с источником подачи сжатого воздуха.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

Реализация отличительных признаков изобретения обусловливает появление важных новых свойств заявленного объекта:

- перемещение установки может осуществляться как наплаву, так и на палубе судна;

- исключается необходимость обеспечения высокой точности расположения установки и транспортирующего ее судна при подъеме установки и спуске ее на воду, так как подъем на поверхность происходит за счет всплытия установки, а не вследствие использования подъемного механизма; после всплытия установки ее можно транспортировать на плаву или поднять на палубу судна (спустить на воду) по слипу, что исключает удары установки о корпус судна;

- исключается необходимость использования морской воды в качестве рабочей среды сложных механизмов.

Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию “изобретательский уровень”.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображено:

на фиг.1 - установка при ее транспортировке наплаву;

на фиг.2 - установка при ее погружении на дно акватории;

на фиг.3 - установка в рабочем положении на дне акватории;

на фиг.4 - установка при ее всплытии на поверхность акватории;

на фиг.5 - вид А на фиг.4 в увеличенном масштабе;

на фиг.6 - вид Б на фиг.3 в увеличенном масштабе.

Устройство для подводного бурения геологоразведочных скважин включает буровую штангу 1 с долотом 2, опорную раму, представляет собой емкость, заполняемую водой, которая выполнена из двух жестко между собой соединенных полых цилиндров 3 и 4, симметричных относительно продольной оси устройства; полый цилиндр 3 снабжен откидной опорой 5, а полый цилиндр 4 снабжен откидной опорой 6. Каждый полый цилиндр разделен перемычками на три отсека: верхний 7, средний 8, нижний 9. Верхний отсек 7 выполнен герметичным и заполнен воздухом, в среднем отсеке 8 и нижнем отсеке 9 в боковых стенках цилиндров выполнены сквозные отверстия 10 и 11, соответственно; откидные опоры снабжены в нижней части балластировочными грузами 12; средние отсеки 8 и нижние отсеки 9 цилиндров 3 и 4 снабжены гибкой магистралью 13 с источником 14 подачи сжатого воздуха (компрессором), установленным на судне 15. Компрессор имеет клапаны управления, манипулируя которыми, осуществляют продувку или заполнение водой отсеков 8 и 9.

Устройство работает следующим образом.

Судно 15 буксирует устройство наплаву в транспортировочном положении (со сложенными откидными опорами 5 и 6) к месту его погружения. Затем заполняют отсеки 8 и 9 водой, которая поступает в них через отверстия 10 и 11 при соответствующем положении управляющих клапанов компрессора. Установка приходит в вертикальное положение и опускается на дно. Откидные опоры 5 и 6 откидываются, установка размещается на дне акватории в рабочем положении.

С помощью штанги 1 с долотом 2 производятся бурение скважины и отбор проб. После окончания работы установки продувают отсеки 8 и 9, и установка всплывает. Откидные опоры приводят в транспортное положение. Установку буксируют к следующему месту погружения наплаву; возможен также ее подъем на борт судна 15 по наклоненному слипу с помощью лебедки 16, что исключает ударное взаимодействие установки с корпусом судна и предотвращает повреждение установки и судна.

Для реализации устройства использованы доступные материалы и обычное несложное промышленное оборудование, что обусловливает соответствие изобретения критерию “промышленная применимость”.