устройство для бурения скважин

Формула изобретения

Устройство для бурения скважин, содержащее транспортную базу с навесным оборудованием, включающим несущую раму, буровую мачту с подвижным вращателем, привод, гидроцилиндр подачи, передний и задние гидродомкраты и установленные на наклонных направляющих, размещенных вдоль транспортной базы, контргрузы, выполненные с возможностью перемещения посредством гибкой связи, связанной с гидроцилиндром подачи, отличающееся тем, что контргрузы связаны гибкой связью с передним гидродомкратом, при этом гибкая связь каждого из контргрузов выполнена в виде талевой системы, подвижный блок которой размещен на штоке переднего гидродомкрата параллельно продольной плоскости устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для проходки взрывных скважин.

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 являются непроизводительные затраты времени и ручного труда на перемещение подвижных контргрузов с целью обеспечения большого коэффициента передачи собственного веса устройства на осевое давление при бурении.

Наиболее близким техническим решением является устройство для бурения скважин, содержащее транспортную базу с навесным оборудованием, включающим несущую раму, буровую мачту с подвижным вращателем, привод, гидроцилиндр подачи, передний и задние гидродомкраты и установленные на наклонных направляющих, размещенных вдоль транспортной базы, контргрузы, выполненные с возможностью перемещения посредством гибкой связи, связанной с гидроцилиндром подачи (авторское свидетельство СССР №1125354, кл. Е21В 19/08, 1984). Данное техническое решение благодаря наличию гибкой связи контргрузов с корпусом гидроцилиндра подачи позволяет переводить контргрузы из транспортного положения в рабочее и обратно автоматически, что сокращает время вспомогательных операций при подготовке устройства к перебазированию на новое место (новый блок) и при подготовке устройства к работе на новом месте после перебазирования.

Недостатком известного устройства при работе непосредственно на блоке является необходимость опускания корпуса гидроцилиндра подачи в транспортное положение при небольших переездах (передвижках) устройства от скважины к скважине (иногда до 1,5 м). 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.

Изобретение направлено на повышение производительности устройства при работе на блоке.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для бурения скважин, содержащем транспортную базу с навесным оборудованием, включающим несущую раму, буровую мачту с подвижным вращателем, привод, гидроцилиндр подачи, передний и задние гидродомкраты и установленные на наклонных направляющих, размещенных вдоль транспортной базы, контргрузы, выполненные с возможностью перемещения посредством гибкой связи, контргрузы связаны гибкой связью с передним гидродомкратом, при этом гибкая связь каждого из контргрузов выполнена в виде талевой системы, подвижный блок которой размещен на штоке переднего гидродомкрата параллельно продольной плоскости устройства.

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 Б на фиг.1.

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, буровую мачту 5 и закрепленные по обеим сторонам транспортной базы 1 наклонные направляющие 6 с установленными на них уравновешивающими контргрузами 7. На буровой мачте 5 закреплен подвижный вращатель 8, корпус которого соединен со штоком 9 гидроцилиндра подачи, имеющего подвижный относительно буровой мачты 5 корпус 10. Кроме того, на верхней траверсе буровой мачты 5 установлены механические фиксаторы 11, взаимодействующие с соответствующими углублениями (не показаны) в корпусе 10 гидроцилиндра подачи в его верхнем, относительно буровой мачты 5 (рабочем), положении. Контргрузы 7 соединены с передним гидродомкратом 3 посредством гибкой связи 12, например троса. Сама же гибкая связь 12 каждого из контргрузов 7 выполнена в виде талевой системы, подвижный блок 13 которой, с целью снижения изгибающих нагрузок, размещен на штоке 14 переднего гидродомкрата 3 параллельно продольной плоскости устройства. Для складирования и наращивания бурового става на мачте 5 закреплен поворотный кассетный приемник 15 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 (пунктиром на фиг.1 показано транспортное положение подвижного блока 13 талевой системы) 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 15. 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, который посредством гибкой связи 12, соединенной со штоком 14, одновременно с выдвижением последнего увлекает за собой контргрузы 7. Контргрузы 7 перемещаются вверх по наклонным направляющим 6 и при крайнем положении штока 14 переднего гидродомкрата 3 занимают рабочее положение вблизи буровой мачты 5. При этом выполнение гибкой связи 12 в виде талевой системы с подвижным блоком 13 на штоке 14 переднего гидродомкрата 3 позволяет не только облегчить работу гидропривода, но и при относительно малом ходе штока 14 увеличить (например, удвоить) величину хода контргрузов 7, что особенно важно для устройств больших типоразмеров. 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 буровой мачте 5 поворотном кассетном приемнике 15 барабанного типа. После этого осуществляется вначале подъем штока 14 переднего гидродомкрата 3 с одновременным гарантированным (за счет увеличения в этот момент угла наклона направляющих 6) перемещением контргрузов 7 под действием собственного веса по направляющим 6 в переднее (транспортное) положение. Затем поднимаются опоры задних гидродомкратов 4 и устройство готово к переезду к следующей скважине.

В свою очередь перебазирование устройства на новый блок, осуществляемое своим ходом или на трейлере, производится с опущенным в нижнее положение (транспортное) корпусом 10 гидроцилиндра подъема, 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.

Устройство для бурения скважин благодаря перемещающимся контргрузам позволяет быстро (за счет талевой системы) перевести последние в рабочее положение, повысить осевую нагрузку на забой при бурении и увеличить скорость проходки скважины без увеличения общей массы установки. При этом независимый перевод из рабочего положения в транспортное и обратно ходовой части и гидроцилиндра подачи устройства позволяет при работе на блоке не отсоединять от подвижного вращателя последнюю бурильную трубу с шарошечным долотом, что существенно снижает затраты времени на операции по сборке-разборке бурового става на каждой скважине и повышает производительность буровых работ.