способ для бурения на обсадных трубах, буровая установка и переходник

Формула изобретения

1. Способ бурения на обсадных трубах, включающий следующие стадии: бурение по коренным породам посредством вращения внутренней буровой штанги (10) вращательным устройством (9), включенным в машину (7) для бурения по коренным породам, разрушения породы, по меньшей мере, одним буровым долотом (11, 14) и протягивание наружной трубы (13) в ствол (12) скважины во время бурения;

формирование удлинительного бурового оборудования посредством соединения двух или более внутренних буровых штанг (10) одна за другой в продольном направлении и соединении двух или более наружных труб (13) одна за другой в продольном направлении;

поворот внутренней буровой штанги (10) вокруг ее продольной оси при соединении внутренних продольных штанг (10) вместе или когда удлинительное буровое оборудование разбирается;

поворот наружной трубы (13) вокруг ее продольной оси, когда наружные трубы (13) соединяются вместе или когда штанга для бурения взрывных скважин разбирается;

поворот, необходимый для соединения внутренних буровых штанг (10) и наружных труб (13), выполняется неодновременно;

поворот внутренней буровой штанги (10) и наружной трубы (13) осуществляется вращательным устройством (9) машины (7) бурения по коренным породам и переходником (20), присоединенным к ней, когда удлинительное буровое оборудование собирается или разбирается, отличающийся тем, что используют переходник (20), содержащий внутреннюю деталь (21), присоединяемую к внутренней буровой штанге (10), и наружную деталь (22), присоединяемую к наружной трубе (13) при сборке и разборке удлинительного бурового оборудования;

подают вращающую силу на внутреннюю деталь (21) переходника (20) и передают ее с внутренней детали (21) на наружную деталь (22); перемещают наружную деталь (22) в осевом направлении относительно внутренней детали (22) для осуществления действия вращающей силы, создаваемой вращательным устройством, на внутреннюю буровую штангу (10) или на наружную трубу (13).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что извлекают наружную трубу (13) из ствола (12) скважины после бурения и используют механизм (8) подачи, включенный в буровую установку, для извлечения наружной трубы (13).

3. Буровая установка, содержащая машину (7) бурения по коренным породам, включающую в себя, по меньшей мере, одно вращательное устройство (9) для вращения по меньшей мере одной внутренней буровой штанги (10) вокруг ее продольной оси, механизм (8) подачи для перемещения машины (7) бурения по коренным породам, направляющую (6), поддерживающую машину (7) бурения по коренным породам, и по которой машина бурения по коренным породам продвигается по направлению к породе, подвергающейся бурению, и в обратном направлении;

переходник (20), выполненный с возможностью передавать вращающую силу, созданную вращательным устройством (9) машины (7) бурения по коренным породам, на внутреннюю буровую штангу (10), и содержащий удлиненную внутреннюю деталь (21), первый конец (21а) которой принимает вращающую силу, создаваемую вращательным устройством (9), и второй конец (21b) которой присоединяется к внутренней буровой штанге (10), при этом переходник (20) содержит наружную деталь (22), которая является удлиненной трубчатой деталью, расположенной, по меньшей мере, частично, вокруг внутренней детали (21), которая имеет второй конец (22b), присоединяемый к наружной трубе (13), используемой при бурении на обсадных трубах, отличающаяся тем, что внутренняя деталь (21) присоединена к наружной детали (22) по меньшей мере, одним средством (32, 33; 40, 41) соединения, выполненным с возможностью передачи вращающей силы между внутренней деталью (21) и наружной деталью (22) независимо от взаимного продольного положения деталей, и переходник (20) содержит, по меньшей мере, один исполнительный механизм (23) для перемещения наружной детали (22) в продольном направлении относительно внутренней детали (21), при этом взаимное положение между вторым концом (21b) внутренней детали и вторым концом (22b) наружной детали является изменяемым в продольном направлении.

4. Буровая установка по п.3, отличающаяся тем, что внутренняя деталь (21) является отдельной деталью, присоединенной к вращательному элементу, вращаемому вращательным устройством (9) машины (7) бурения по коренным породам.

5. Буровая установка по п.3, отличающаяся тем, что внутренняя деталь (21) является частью машины (7) бурения по коренным породам и содержит вращательные элементы (37) для приема вращающей силы от вращательного устройства (9).

6. Буровая установка по любому из пп.3-5, отличающаяся тем, что машина (7) бурения по коренным породам содержит, по меньшей мере, одно ударное устройство (39) для формирования ударных импульсов для внутренней буровой штанги (10).

7. Буровая установка по любому из пп.3-5, отличающаяся тем, что участок переднего конца направляющей (6) содержит, по меньшей мере, одно зажимное устройство (24), выполненное с возможностью фиксировать по меньшей мере один буровой компонент неподвижным, когда соединения между компонентами, используемыми при бурении на обсадных трубах, разъединяются.

8. Переходник для передачи вращающей силы с вращательного устройства (9) машины (7) бурения по коренным породам на, по меньшей мере, один инструмент, содержащий удлиненную внутреннюю деталь (21), имеющую первый конец (21а) и второй конец (21b), при этом первый конец (21а) имеет первое средство, обеспечивающее возможность передачи вращающей силы с вращательного устройства (9) машины (7) бурения по коренным породам на внутреннюю деталь (21), а второй конец (21b) имеет второе средство (43) соединения, обеспечивающее возможность присоединения внутренней детали (21) к внутренней буровой штанге (10), наружную деталь (22), являющуюся удлиненной трубчатой деталью, имеющей первый конец (22а) и второй конец (22b) и расположенной, по меньшей мере, частично, вокруг внутренней детали (21), при этом второй конец (22b) наружной детали имеет третье средство (28) соединения, обеспечивающее возможность присоединения наружной детали (22) к наружной трубе (13), используемой при бурении на обсадных трубах, отличающийся тем, что внутренняя деталь (21) присоединена к наружной детали (22) по меньшей мере одним средством (32, 33; 40, 41) соединения, выполненным с возможностью передачи вращающей силы между внутренней деталью (21) и наружной деталью (22) независимо от взаимного продольного положения деталей, и имеется по меньшей мере один исполнительный механизм (23) для перемещения наружной детали (22) в продольном направлении относительно внутренней детали (21), при этом взаимное положение между вторым концом (21b) внутренней детали и вторым концом (22b) наружной детали является изменяемым в продольном направлении.

9. Переходник по п.8, отличающийся тем, что средство соединения содержит, по меньшей мере, первое средство соединения, выполненное во внутренней детали (21), и по меньшей мере второе средство соединения, выполненное в наружной детали (22), при этом, по меньшей мере, первое средство соединения является удлиненной шпоночной канавкой (33), и по меньшей мере, второе средство соединения является шпонкой (32), выполненной с возможностью скольжения в шпоночной канавке (33).

10. Переходник по п.8, отличающийся тем, что форма поперечного сечения наружной поверхности во внутренней детали (21) и форма поперечного сечения внутренней поверхности в наружной детали (22) способны обеспечить блокировку между внутренней деталью (21) и наружной деталью (22) относительно вращения вокруг продольной оси.

11. Переходник по п.10, отличающийся тем, что внешняя поверхность внутренней детали (21) снабжена несколькими выступами (40), и внутренняя поверхность наружной детали (22) снабжена несколькими профильными канавками (41) в точках, соответствующих выступам (40).

12. Переходник по любому одному из пп.8-11, отличающийся тем, что содержит первый исполнительный механизм (23а) и второй исполнительный механизм (23b), деталь (25) перемещения, расположенную поперек наружной детали (22), и являющуюся удлиненной деталью, чьи противоположные концы снабжены точками (26а, 26b) крепления для прикрепления первого исполнительного механизма (23а) и второго исполнительного механизма (23b) к детали (25) перемещения, средний участок между концами детали (25) перемещения снабжен соединительным отверстием (27), через которое монтируется наружная деталь (22) и которое снабжено средством, обеспечивающим возможность вращения наружной детали (22), по существу, свободно вокруг его продольной оси, причем деталь (25) перемещения выполнена с возможностью передачи осевых сил, создаваемых исполнительными механизмами (23а; 23b), на наружную деталь (22), посредством чего наружная деталь (22) способна перемещаться в продольном направлении.

Описание изобретения к патенту

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к способу для бурения на обсадных трубах, содержащему бурение по коренным породам посредством вращения внутренней буровой штанги вращательным устройством, заключенным в машине бурения по коренным породам, разрушения породы посредством по меньшей мере одного бурового долота и протягивания наружной трубы в ствол скважины во время бурения; формирование удлинительного бурового оборудования посредством соединения двух или более внутренних буровых штанг одна за другой в продольном направлении и посредством соответственного соединения двух или более наружных труб одна за другой в продольном направлении; поворот внутренней буровой штанги вокруг ее продольной оси, когда внутренние продольные штанги собираются вместе или когда удлинительное буровое оборудование разбирается; поворот наружной трубы вокруг ее продольной оси, когда наружные трубы собираются вместе или когда удлинительное буровое оборудование разбирается, выполнение поворота, необходимого для соединения внутренних буровых штанг и наружных труб, осуществляется неодновременно, выполнение вращения внутренней буровой штанги и наружной трубы осуществляется посредством вращательного устройства машины бурения по коренным породам и переходника, присоединенного к ней, когда штанга для бурения взрывных скважин собирается и разбирается.

Изобретение дополнительно относится к буровой установке, содержащей машину бурения по коренным породам, включающую в себя по меньшей мере одно вращательное устройство для вращения по меньшей мере одной внутренней буровой штанги вокруг ее продольной оси, механизм подачи для перемещения машины бурения по коренным породам и направляющую, которая поддерживает машину бурения по коренным породам и по которой машина бурения по коренным породам продвигается по направлению к породе, которая должна быть пробурена, и в обратном направлении, и переходник, выполненный с возможностью передавать вращающую силу, создаваемую вращательным устройством машины бурения по коренным породам, на внутреннюю буровую штангу, при этом переходник, содержащий удлиненную внутреннюю деталь, первый конец которой принимает вращающую силу, создаваемую вращательным устройством, и второй конец которой является присоединяемым к внутренней буровой штанге, и наружную деталь, которая является удлиненной трубчатой деталью, образованной, по меньшей мере частично, вокруг внутренней детали, второй конец которой присоединяется к наружной трубе, используемой при бурении на обсадных трубах.

Изобретение дополнительно относится к переходнику, предназначенному для передачи вращающей силы с вращательного устройства машины бурения по коренным породам на по меньшей мере один инструмент и содержащему удлиненную внутреннюю деталь, имеющую первый конец и второй конец, при этом первый конец внутренней детали содержит первое средство, обеспечивающее возможность передачи вращающей силы с вращательного устройства машины бурения по коренным породам на внутреннюю деталь, а второй конец содержит второе средство соединения, обеспечивающее возможность присоединения внутренней детали к внутренней буровой штанге, наружную деталь, которая является удлиненной трубчатой деталью, имеющей первый конец и второй конец и которая расположена, по меньшей мере частично, вокруг внутренней детали, при этом второй конец наружной детали содержит третье средство соединения, обеспечивающее возможность присоединения наружной детали к наружной трубе, используемой при бурении на обсадных трубах.

Когда туннель прокладывается в разрушенной или мягкой горной породе или в горной породе, имеющей другие свойства, препятствующие прокладыванию туннеля, стены и потолок туннеля должны поддерживаться различными анкерами, болтами или посредством нагнетания бетонного или другого заполнителя в стволы скважин. Также известно, что следует поддерживать стены и потолок туннеля уже после начала фактического рытья туннеля. В таком случае бурение на обсадных трубах может применяться там, где несколько стволов скважин пробуриваются почти одна за другой согласно профилю, который впоследствии должен быть сформирован для туннеля. При бурении на обсадных трубах обсадная труба вводится в ствол скважины во время бурения, где она может быть оставлена для поддержания горной породы недостаточного качества. При бурении на обсадных трубах используется оборудование двухтрубной свечи, то есть бурение выполняется посредством вращения буровой штанги или соответствующей внутренней буровой штанги либо, возможно, посредством вращения обсадной трубы вокруг нее или соответствующей наружной трубы вращательным устройством бурильной машины. Самый дальний конец обсадной трубы снабжен буровой коронкой, а самый дальний конец буровой штанги - внутренним долотом. Когда пробуренный ствол скважины достаточно глубок, буровая штанга и внутреннее долото извлекаются из ствола скважины. Обсадная труба может быть оставлена в стволе скважины для поддержания ствола скважины. Более того, бетон, другой заделывающий материал и необходимые несущие элементы могут подаваться в обсадную трубу.

Когда пробуриваются протяженные стволы скважин, выполняется бурение на обсадных трубах в качестве бурения удлинительным буровым оборудованием. В таком случае буровые компоненты, применяемые при бурении на обсадных трубах, то есть буровые штанги и обсадные трубы, присоединяются одна за другой в продольном направлении. Как буровые штанги, так и обсадные трубы могут быть снабжены соединительными резьбами для соединения. Когда удлинительное буровое оборудование удлиняется, должно быть возможным поворачивать как буровые штанги, так и обсадные трубы вокруг их продольной оси, так что соединительные резьбы следующих один за другим буровых компонентов могут быть соединены вместе. Соответственно, когда удлинительное буровое оборудование разбирается, должно быть возможным поворачивать буровые компоненты вокруг их продольной оси, чтобы разъединять соединительные резьбы. Однако соединение буровых штанг и обсадных труб должно выполняться не одновременно, т.е. должна быть обеспечена возможность поворота буровой штанги и обсадной трубы, которые должны быть присоединены, независимо друг от друга. Известные буровые установки, применяемые в бурении на обсадных трубах, снабжены отдельными поворотными узлами для поворота обсадной трубы независимо от буровой штанги, когда обсадные трубы присоединяются к или отсоединяются друг от друга. Такой поворотный узел, однако, неблагоприятно увеличивает вес буровой установки и служит причиной дополнительных затрат и дополнительной потребности в техническом обслуживании и текущем ремонте.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа и устройства для бурения на обсадных трубах.

Способ согласно изобретению отличается использованием переходника, содержащего внутреннюю деталь, присоединяемую к внутренней буровой штанге, и наружную деталь, присоединяемую к внешней обсадной колонне при сборке и разборке удлинительного бурового оборудования, подачей вращающей силы на внутреннюю деталь переходника, передачей ее с внутренней детали на наружную деталь и перемещением наружной детали в осевом направлении относительно внутренней детали для обеспечения действия вращающей силы, создаваемой вращательным устройством, на внутреннюю буровую штангу или на наружную трубу.

Буровая установка согласно изобретению отличается тем, что внутренняя деталь присоединена к наружной детали по меньшей мере одним средством соединения, выполненным с возможностью передачи вращающей силы между внутренней деталью и наружной деталью независимо от взаимного продольного положения деталей, переходник содержит по меньшей мере один исполнительный механизм для перемещения наружной детали в продольном направлении относительно внутренней детали, причем взаимное положение между вторым концом внутренней детали и вторым концом наружной детали является изменяемым в продольном направлении.

Переходник согласно изобретению отличается тем, что внутренняя деталь присоединена к наружной детали по меньшей мере одним средством соединения, выполненным с возможностью передачи вращающей силы между внутренней деталью и наружной деталью независимо от взаимного продольного положения деталей, и имеется по меньшей мере один исполнительный механизм для перемещения наружной детали в продольном направлении относительно внутренней детали, причем взаимное положение между вторым концом внутренней детали и вторым концом наружной детали является изменяемым в продольном направлении.

Идея, лежащая в основе изобретения, состоит в том, что при сборке и разборке буровых компонентов бурения на обсадных трубах, то есть при свинчивании, необходимое вращательное движение создается как для внутренних буровых штанг, так и для внешних труб вращательным устройством, включенным в машину для бурения по коренным породам. Переходник выполнен с возможностью передачи вращающей силы, создаваемой вращательным устройством, на буровые компоненты. Кроме того, переходник содержит средство, обеспечивающее возможность передачи вращательной силы либо на внутреннюю буровую штангу, либо на наружную трубу, независимо друг от друга, во время свинчивания. Переходник содержит внутреннюю деталь и наружную деталь, расположенную вокруг нее. Вращающаяся сила может подаваться на участок первого конца во внутренней детали с вращательного устройства из машины бурения по коренным породам. Самый дальний конец внутренней детали, то есть второй конец, снабжен вращательным средством соединения, типично, соединительными резьбами, для присоединения внутренней детали к внутренней буровой штанге. Наружная деталь является трубой, расположенной вокруг внутренней детали. Самый дальний конец наружной детали, то есть второй конец, снабжен вращательным средством соединения, типично, соединительными резьбами, для присоединения наружной детали к наружной керноприемной трубе. Между наружной деталью и внутренней деталью расположено одно или несколько средств соединения, обеспечивающих возможность передачи вращающей силы с внутренней детали на наружную деталь. Средство соединения, таким образом, всегда содержит по меньшей мере первую противоположную поверхность во внутренней детали и по меньшей мере вторую противоположную поверхность в наружной детали. Кроме того, наружная деталь выполнена с возможностью перемещения относительно внутренней детали в продольном направлении, одним или несколькими исполнительными механизмами для перемещения средства соединения на самом дальнем конце наружной детали наружу больше, чем средство соединения на самом дальнем конце внутренней детали.

Преимущество изобретения состоит в том, что типовое вращательное устройство машины бурения по коренным породам может использоваться с буровым оборудованием, и, таким образом, никакой отдельный поворотный узел для поворота наружной трубы не требуется. Следовательно, конструкция буровой установки может быть более простой, более легкой и более компактной, чем ранее. Кроме того, поскольку переходник расположен на валу вращения машины бурения по коренным породам, он хорошо центрирован относительно бурового оборудования, которое должно собираться и разбираться. В дополнение, вращающая сила, которая может формироваться вращательным устройством машины бурения по коренным породам, является очевидно большей, чем таковая, создаваемая отдельными поворотными узлами. Таким образом, блокировочные соединения могут также с легкостью размыкаться посредством решения согласно настоящему изобретению. Преимуществом переходника является, например, его простая и надежная конструкция. Перемещением наружной детали переходника между ее передним и задним положениями возможно выбирать, при свинчивании, направлена ли вращающая сила с переходника на внутреннюю буровую штангу или на наружную трубу.

Основная идея варианта осуществления изобретения состоит в том, что внутренняя деталь является частью машины бурения по коренным породам. В таком случае первый конец, то есть внутренний конец, внутренней детали снабжен средством передачи, таким как зубчатое зацепление или тому подобное, дающее возможность приема вращающей силы с вращательного устройства.

Основная идея другого варианта осуществления изобретения состоит в том, что внутренняя деталь является отдельной деталью, присоединяемой к хвостовику бура машины бурения по коренным породам или к соответствующему вращательному элементу болтовым соединением или тому подобным. В таком случае конструкция переходника не требует каких бы то ни было существенных изменений в базовой конструкции машины бурения по коренным породам.

Основная идея еще одного варианта осуществления изобретения состоит в том, что вращающая сила создается с возможностью передачи посредством одной или нескольких шпонок и, соответственно, посредством одной или нескольких удлиненных шпоночных канавок с внутренней детали на наружную деталь. Шпоночная канавка может быть сформирована на внешней поверхности внутренней детали, а шпонка может крепиться к внутренней поверхности наружной детали, или, в качестве альтернативы, шпонка и шпоночная канавка скомпонованы наоборот. Механизм, сформированный шпонкой и шпоночной канавкой, способен передавать вращающие силы, но обеспечивает шпонке возможность перемещаться в осевом направлении в удлиненной шпоночной канавке. Шпоночная канавка может быть, по существу, осевой канавкой. В некоторых случаях шпоночная канавка может быть слегка наклонной по отношению к осевому направлению, или шпоночная канавка может быть винтовой линией. Средство соединения, основанное на шпонке и шпоночной канавке, является относительно простым для формирования, недорогим и обладает прочной конструкцией.

Основная идея еще одного варианта осуществления изобретения состоит в том, что поперечное сечение наружной поверхности внутренней детали в переходнике и поперечное сечение внутренней поверхности наружной детали сформированы так, что создается блокировка между вышеупомянутыми деталями относительно вращающей силы вокруг продольной оси. Однако формы поперечных сечений поверхностей обеспечивают внутренней детали и наружной детали возможность перемещения в направлении продольной оси. На практике противоположные поверхности могут иметь некруглое поперечное сечение, такое как эллиптическое, или поперечное сечение, имеющее углы. В этом случае противоположные поверхности между внутренней и внешней деталью формируют средство соединения.

Основная идея еще одного варианта осуществления изобретения состоит в том, что переходник содержит два или несколько исполнительных механизмов, таких как управляемые рабочей средой под давлением цилиндры или тому подобное, выполненные с возможностью перемещения наружной детали относительно внутренней детали посредством детали перемещения. Деталь перемещения является деталью, скомпонованной поперек наружной детали и прикрепленной к наружной детали, с тем чтобы предоставлять ей возможность передавать силы осевого перемещения. Вращающие силы, с другой стороны, не передаются между наружной деталью и деталью перемещения, но деталь перемещения может быть установлена на наружной детали, например, посредством подшипников.

Основная идея еще одного варианта осуществления изобретения состоит в том, что наружная деталь переходника может фиксироваться на внутренней детали в осевом направлении при по меньшей мере одном положении наружной детали. Фиксация может происходить в крайнем положении шпонки и шпоночной канавки, либо фиксация может быть основана на фиксации штыковым замком, фиксации контровочным замком или другим подходящим механизмом фиксации. Когда наружная деталь находится в зафиксированном положении, осевая сила, направленная на внутреннюю деталь, может передаваться наружной детали. В таком случае механизм подачи, включенный в буровую установку, может создавать действующую в обратном направлении силу в машине бурения по коренным породам, которая передается наружной трубе через переходник. Этот признак может использоваться в специальных применениях бурения на обсадных трубах, где наружные трубы удаляются из ствола скважины после бурения либо после бурения и подачи другого средства поддержки. Преимущество состоит в том, что не требуются отдельные элементы для извлечения наружных труб, а может использоваться стандартный механизм подачи буровой установки. Кроме того, механизм подачи обеспечивает достаточную силу для извлечения наружных труб из ствола скважины.

Основная идея еще одного варианта осуществления изобретения состоит в том, что наружная труба извлекается из ствола скважины исполнительным механизмом, включенным в переходник. В таком случае исполнительный механизм создает силу, требуемую при извлечении. Дополнительная альтернатива состоит в том, что исполнительный механизм переходника передает силу, требуемую при извлечении, с механизма подачи на наружную трубу.

Основная идея еще одного варианта осуществления изобретения состоит в том, что машина бурения по коренным породам содержит ударное устройство для обеспечения ударных импульсов для внутренней буровой штанги. Ударные импульсы также могут передаваться с внутреннего долота на буровую коронку.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Варианты осуществления изобретения будут описаны более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее:

фиг.1 изображает схематичный вид сбоку буровой установки, снабженной буровым оборудованием согласно изобретению;

фиг.2 - схематичный вид в перспективе переходника согласно изобретению;

фиг.3 - схематичный вид детали перемещения, внутренней детали и наружной детали переходника согласно изобретению;

фиг.4 - схематичный вид в разрезе по линии C-C внутренней и наружной детали переходника согласно изобретению и средства соединения между ними;

фиг.5 - схематичный и в разрезе вид сбоку внутренней детали, наружной детали, средства соединения и детали перемещения переходника согласно изобретению;

фиг.6 - схематичный и в разрезе вид сбоку наружной детали;

фиг.7 - схематичный вид машины бурения по коренным породам;

фиг.8 - схематичный и в разрезе вид части средства соединения переходника согласно изобретению;

фиг.9 и 10 - схематичные виды сбоку, иллюстрирующие действие переходника согласно изобретению;

фиг.11 - схематичный и в разрезе вид допустимого профилирования внутренней и наружной детали.

Ради ясности фигуры иллюстрируют некоторые варианты осуществления изобретения упрощенным образом. Одинаковые номера ссылок указывают ссылкой на идентичные части на фигурах.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НЕКОТОРЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.1 иллюстрирует буровую установку 1, оснащенную оборудованием для бурения на обсадных трубах. Транспортер 2 буровой установки 1 может быть оснащен одной или несколькими буровыми стрелами-манипуляторами 3 и одной или более вспомогательными стрелами-манипуляторами 4. На самом дальнем конце буровой стрелы-манипулятора 3 расположено буровое оборудование 5, которое может содержать направляющую 6, машину 7 бурения по коренным породам и механизм 8 подачи на направляющей 6 для перемещения машины 7 бурения по коренным породам вперед, в направлении А, и назад, в направлении B. Машина 7 бурения по коренным породам может содержать вращательное устройство 9 для вращения буровых компонентов, используемых при бурении, вокруг их продольной оси. В некоторых случаях машина 7 бурения по коренным породам также может содержать ударное устройство для обеспечения ударных импульсов для буровых компонентов ради разрушения горной породы. При бурении на обсадных трубах используется оборудование двухтрубной свечи. Вращательное устройство 9 машины 7 бурения по коренным породам вращает внутреннюю буровую штангу 10, самый дальний конец которой снабжен внутренним долотом 11, которое образует ствол 12 скважины. Внутреннее долото 11 дополнительно выполнено с возможностью протягивания с помощью него наружной трубы 13 в ствол 12 скважины. Наружная труба 13, например, может вращаться в стволе 12 скважины посредством внутреннего долота 11. Наружная труба 13 расположена вокруг внутренней буровой штанги 10. Самый дальний конец наружной трубы 13 снабжен буровой коронкой 14, которая расширяет ствол 12 скважины, сформированный внутренним долотом 11.

При бурении протяженных стволов 12 скважин применяется бурение удлинительным буровым оборудованием, где два или несколько буровых компонента компонуются один за другим в продольном направлении. Поскольку при бурении на обсадных трубах используется двойное оборудование, необходимо управлять как внутренними буровыми штангами 10, так и внешними трубами 13 при бурении удлинительным буровым оборудованием. Для этой цели вспомогательная стрела-манипулятор 4 может быть оснащена манипулятором 14, который может включать в себя стрелу-манипулятор 15 и элементы 16 захвата для перемещения одного набора 17 удлинительного бурового оборудования за один раз из магазина 18 оснастки, предусмотренного на вспомогательной стреле-манипуляторе 4 буровой установки 5. Набор 17 может содержать одну наружную трубу 13 и одну внутреннюю буровую штангу 10, уже расположенную внутри нее, при этом буровые компоненты могут перемещаться одновременно. Манипулятор 14 может быть ручным устройством, которое может управляться оператором. Вспомогательная стрела-манипулятор 4 может быть оснащена кабиной 19 для оператора. В качестве альтернативы, манипулятор 14 и магазин 18 оснастки могут быть автоматическими устройствами, работа которых управляется одним или более блоками управления.

Буровое оборудование 5 дополнительно может содержать переходник 20, который может быть расположен между машиной 7 бурения по коренным породам и удлинительным буровым оборудованием. Переходник 20 может включать в себя внутреннюю деталь 21, на которую может передаваться вращающая сила с вращательного устройства 9 машины 7 бурения по коренным породам. Переходник 20 дополнительно содержит наружную деталь 22, которая является трубчатой деталью, расположенной вокруг внутренней детали 21. Вращающая сила может передаваться с внутренней детали 21 на внешнюю деталь 22. В дополнение, переходник 20 может содержать один или несколько исполнительных механизмов 23 для перемещения наружной детали 22 в осевом направлении. Исполнительным механизмом 23, например, может быть управляемый рабочей средой под давлением цилиндр, первый конец которого присоединен к машине 7 бурения по коренным породам или каретке, и чей второй конец может присоединяться к заднему участку наружной детали 22 подходящим средством передачи. Конструкция и работа переходника 20 будут описаны более подробно в связи с последующими фигурами.

На фиг.1 показано, что передний конец направляющей 6 может быть оснащен одним или несколькими зажимными устройствами 24 для фиксации по меньшей мере одного бурового компонента неподвижным. В таком случае зажимное устройство 24 может использоваться при свинчивании, по меньшей мере, когда буровые компоненты на обсадных трубах отсоединяются друг от друга. Зажимное устройство 24 может содержать по меньшей мере одну пару зажимных захватов или подобных элементов фиксации.

Бурение на обсадных трубах также может применяться при бурении скважин для контрольных и исследовательских целей. В таком случае внешняя труба может поддерживать ствол скважины и защищать измерительные устройства, которые должны располагаться в стволе скважины.

Переходник 20, проиллюстрированный на фиг.2, включает в себя два исполнительных механизма, то есть первый исполнительный механизм 23a и второй исполнительный механизм 23b, которые проиллюстрированы очень упрощенным образом на фигуре. Деталь 25 перемещения, которая может быть удлиненной деталью, может быть скомпонована на участке первого конца внешней детали 22. Концы детали 25 перемещения могут быть оснащены точками 26a и 26b крепления, к которым могут крепиться исполнительные механизмы 23a и 23b. Средний участок детали 25 перемещения может быть оснащен соединительным отверстием 27 наряду с несущими элементами, так что вращающие силы не передаются с наружной детали 22 на деталь 25 перемещения. В качестве альтернативы соединительное отверстие 27 имеет такие размеры, что оно не находится в соприкосновении с внешней поверхностью наружной детали 22, а есть зазор 3 между соединительным отверстием 27 и наружной деталью 22, как показано на фиг.3. Деталь 25 перемещения, однако, присоединена к наружной детали 22 для обеспечения возможности передачи силы перемещения, создаваемой исполнительными механизмами 23a, 23b, на наружную деталь 22. Одна из альтернатив состоит в том, чтобы монтировать деталь 25 перемещения между двумя фланцами 34a, 34b, которые могут быть предусмотрены на участке первого конца 22a наружной детали 22, как проиллюстрировано на фиг.6. Кроме того, деталь 25 перемещения может быть сформирована из двух частей 25a, 25b, соединенных вместе, как следует из фиг.2 и 3.

На фиг.2 показано, что второй конец 22b наружной детали 22 может быть оснащен наружной соединительной резьбой 28, обеспечивающей возможность крепления наружной детали к наружной трубе 13, используемой при бурении на обсадных трубах. На фиг.2 внутренняя деталь 21 проиллюстрирована пунктирной линией внутри наружной детали 22. Первый конец 21a внутренней детали 21 может содержать крепежный фланец 29 или тому подобное для крепления внутренней детали 21 к хвостовику бура машины 7 бурения по коренным породам или к подобному элементу вращения. Второй конец внутренней детали 21 может содержать внутренние соединительные резьбы для прикрепления внутренней детали 21 к внутренней буровой штанге 10, используемой при бурении на обсадных трубах. Должно быть отмечено, что внутренняя буровая штанга 10 может быть выполнена из монолитного материала, она может содержать один или несколько каналов, или она может обладать трубчатым поперечным сечением.

Фиг.4 иллюстрирует поперечное сечение переходника по линии C-C. На участке первого конца 22a наружной детали внутренняя поверхность наружной детали 22 может быть снабжена одним или несколькими пазами 31, в которых могут быть образованы одна или несколько шпонок 32. Шпонки 32 могут вставляться в пазы 31 посредством клея, винтами, сваркой или другим подходящим образом. Кроме того, внешняя поверхность внутренней детали 21 может содержать одну или несколько шпоночных канавок 33, которые могут проходить от участка первого конца 21a внутренней детали 21 до участка ее второго конца 21b. Положение и размеры шпоночных канавок 33 соответствуют шпонкам 32. Количество шпонок 32 и шпоночных канавок 33 может выбираться, например, согласно величине передаваемой вращающей силы, но, в большинстве случаев, достаточно четырех шпонок 32 и четырех шпоночных канавок.

На фиг.5 показано поперечное сечение части внутренней детали 21 и наружной детали 22 переходника и соединительных элементов между ними. В данном варианте соединительные элементы включают в себя шпонки 32, прикрепленные к наружной детали 22. Внутренняя деталь 21 снабжена шпоночными канавками 33. Первый конец 22a наружной детали 22 может дополнительно содержать фланцы 34a и 34b, между которыми может быть размещена деталь 25 перемещения. Первый конец 22a наружной детали дополнительно может содержать крышку 36, которая может предохранять шпонки от смещения в осевом направлении относительно паза 31. Внутренняя деталь 21 может быть трубчатой деталью или может быть снабжена одним или несколькими каналами 35 для подачи промывочной среды к буровому долоту.

На фиг.6 показано поперечное сечение части наружной детали 22. Первый конец 22а наружной детали может быть оснащен пазами 31 для размещения шпонок 32. С другой стороны, шпонки 32 также могут быть выполнены на втором конце 22b наружной детали 22. Кроме того, шпонка 32 может быть, по существу, такой же длины, как наружная деталь 22. В дополнение, шпонка 32 и шпоночные канавки 33 могут быть выполнены по отношению к внутренней детали 21 и наружной детали 22 обратным образом по сравнению с вышеизложенным.

На фиг.7 показан упрощенный вид машины 7 бурения по коренным породам, где внутренняя деталь 21 является частью буровой конструкции. Первый конец 21a внутренней детали 21 снабжен элементами 37 передачи, такими как зубчатое зацепление, для передачи вращающей силы с вращательного устройства 9 на внутреннюю деталь 21. Кроме того, первый конец 21a внутренней детали 21 может содержать ударную поверхность 38 для приема ударных импульсов от ударного устройства 39, включенного в машину 7 бурения по коренным породам. Внутренняя деталь 21, проиллюстрированная на фиг.7, может быть выполнена из монолитного материала, и ее внешняя периферия может быть снабжена одним или несколькими выступами 40, которые могут функционировать в качестве средства соединения между внутренней деталью 21 и наружной деталью 22.

Фиг.8 иллюстрирует часть поперечных сечений внутренней детали 21 и наружной детали 22. Внутренняя поверхность наружной детали 22 может содержать одну или несколько канавок 41 для размещения выступов 40 внутренней детали 21. Выступы 40 и канавки 41 могут иметь соответствующие формы и размеры, а их количество может быть выбрано по необходимости.

Фиг.9 и 10 иллюстрируют работу переходника при бурении на обсадных трубах. Когда буровое оборудование удлиняется, набор 17 этого оборудования монтируется между машиной 7 бурения по коренным породам и буровым оборудованием 42, уже находящимся в стволе 12 скважины. После этого наружная деталь 22 переходника 20 приводится в ее самое переднее положение, при этом элементы 28 соединения на самом дальнем конце наружной детали 22 проходят дальше, чем элементы 43 соединения во внутренней детали 21, как видно на фиг.9. После этого устройство 8 подачи перемещает машину 7 бурения по коренным породам по направлению к набору 17, а элементы 28 соединения наружной детали 22 присоединяются к элементам 44 соединения в наружной трубе 13. Наружная труба 13 затем присоединяется к наружной трубе, уже находящейся в стволе 12 скважины, посредством вращательного устройства 9. После этого наружная деталь 22 оттягивается в ее заднее положение, проиллюстрированное на фиг.10, а элементы 45 соединения внутренней буровой штанги 10 соединяются с использованием вращательного устройства 9. В некоторых случаях сначала может соединяться внутреннее оборудование, а затем наружное оборудование. Зажимное устройство 24, проиллюстрированное на фиг.1, может использоваться для содействия во время соединения и разъединения. Фиг.9 и 10 дополнительно иллюстрируют средство 46 поддержки для центрирования внутренней буровой штанги 10 по отношению к внутренней поверхности наружной трубы 13 параллельно с осью 47 бурения.

Поперечное сечение, проиллюстрированное на фиг.11, показывает, что поперечные сечения внутренней детали 21 и наружной детали 22 также могут передавать вращающие силы вокруг их продольных осей, но в то же время предоставляют возможность перемещения в осевом направлении по отношению друг к другу. В этом случае внешняя поверхность внутренней детали 21 и внутренняя поверхность наружной детали образуют пару средств соединения для передачи вращающей силы.

Должно быть отмечено, что в этой заявке термин «горная порода» указывает ссылкой на материал горной породы, мягкой горной породы и любой другой материал земной коры.

Признаки, проиллюстрированные в этой заявке, также могут комбинироваться для формирования требуемых сочетаний. В некоторых случаях проиллюстрированные признаки могут использоваться даже независимо от других признаков.

Чертежи и связанное описание предназначены только для иллюстрации обладающей признаками изобретения концепции. Детали изобретения могут изменяться в пределах объема формулы изобретения.