Устройство для бурения скважины

Настоящая полезная модель относится к области бурения скважин, а именно к легким буровым установкам, и может быть использована для бурения скважин. Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в уменьшении габаритов устройства, обеспечении безопасности работ с длинным бурильным инструментом, а также практичности при производстве работ, удобстве при транспортировке. Данная задача в устройстве для бурения скважины, содержащем основание, вращатель, гидроцилиндр, содержащий корпус и шток, достигается тем, что дополнительно введены не менее двух гидроцилиндров, также содержащих корпус и шток, причем все гидроцилиндры выполнены телескопическими двухстороннего действия и корпусами закреплены на основании, верхние части штоков гидроцилиндров закреплены к угловой раме, к которой шарнирно с возможностью изменения положения не более чем на 90° закреплен вращатель за счет хода штока гидроцилиндра двухстороннего действия, шарнирно закрепленного штоком к основанию вращателя, корпусом шарнирно закрепленного к угловой раме.

Настоящая полезная модель относится к области бурения скважин, а именно к легким буровым установкам, и может быть использована для бурения скважин.

Известна буровая переносная установка, состоящая из разборной рамы, мотор-редуктора, подъемного механизма и цепной передачи, снабженная ходовым винтом, разъемной гайкой и механизмом отбора мощности мотора, состоящим из шлицевой втулки, насаженной на выходной вал мотора, и промежуточной втулки с внутренними и наружными шлицами, которая находится внутренними шлицами в зацеплении со шлицевой втулкой, а наружными шлицами при перемещении рукоятки управления муфты входит в зацепление и передает вращение звездочке цепной передачи. Патент RU 2446264, E21B 7/00, опубликованный 14.04.2010.

Из предшествующего уровня техники известно устройство для бурения, включающее каретку с вращателем, взаимодействующие с кареткой направляющие, гидроцилиндр, содержащий корпус и шток, тягу, соединенную с концом штока гидроцилиндра и кареткой, основание и подкосы, одни из концов которых шарнирно соединены с основанием, направляющие, взаимодействующие с кареткой выполнены на корпусе гидроцилиндра. Патент RU 114336, E21B 7/00, опубликованный 20.09.2011. Данное устройство выбрано в качестве прототипа.

Недостатком известного устройства для бурения является большие габариты. В нижнем положении вращателя высота устройства составляет 2 метра, которая при ходе вращателя вверх на 1,4 метра, выдвигается на высоту 3,4 метра. При этом длина применяемого бурильного инструмента ограничена 1 метром. Таким образом, область применения данного устройства для бурения ограничивается минимальной высотой помещения, где следует производить работы, в 3,4 метра. В то же время, при производстве работ без ограничения высоты помещения (например, в открытой местности), данное устройство для бурения может использовать только бурильный инструмент длиной в 1 метр, что приводит к снижению производительности и удорожанию работ в целом.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в уменьшении габаритов устройства, обеспечении безопасности работ с длинным бурильным инструментом, а также практичности при производстве работ, удобстве при транспортировке.

Данная задача в устройстве для бурения скважины, содержащем основание, вращатель, гидроцилиндр, содержащий корпус и шток, достигается тем, что дополнительно введены не менее двух гидроцилиндров, также содержащих корпус и шток, причем все гидроцилиндры выполнены телескопическими двухстороннего действия и корпусами закреплены на основании, верхние части штоков гидроцилиндров закреплены к угловой раме, к которой шарнирно с возможностью изменения положения не более чем на 90° закреплен вращатель за счет хода штока гидроцилиндра двухстороннего действия, шарнирно закрепленного штоком к основанию вращателя, корпусом шарнирно закрепленного к угловой раме.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является компактность устройства в сложенном состоянии, за счет уменьшения его высоты. Возможность вращателя изменять положение не более чем на 90° позволяет применять в работе бурильный инструмент различной длины, и обеспечивать удобство и безопасность работ с длинным (например, 3-4 метра) бурильным инструментом при бурении и спуско-подъемных операциях.

На фиг.1 изображено устройство для бурения скважины с вращателем, отклоненным на 90° в сложенном состоянии штоков телескопических гидроцилиндров двухстороннего действия в нижнем положении угловой рамы.

На фиг.2 изображено устройство для бурения скважины с вращателем, находящемся в неотклоненном вертикальном положении, выдвинутыми штоками телескопических гидроцилиндров двухстороннего действия в верхнем положении угловой рамы.

На фиг.3 изображена гидравлическая схема устройства для бурения скважины.

Устройство для бурения (фиг.1, фиг.2) включает основание 1, к которому корпусами закреплены телескопические гидроцилиндры двухстороннего действия 2, 3, 4, верхние части штоков гидроцилиндров закреплены к угловой раме 5, к основанию 12 которой шарнирно с возможностью изменения положения не более чем на 90° плечами 10 и 11 закреплен вращатель 6 за счет хода штока гидроцилиндра двухстороннего действия 7 шарнирно закрепленного штоком к основанию 8 вращателя 6, корпусом шарнирно закрепленного к поперечной штанге 16 угловой рамы 5. Вращатель 6 состоит, например, из основания 8, вала 9, плеч 10 и 11, гидроматора 31. А угловая рама 5 имеет три грани 12, 13, 14, соединенные между собой, например, в форме треугольника, одна из граней 12, образует основания угловой рамы 5, а боковые грани 13 и 14 вместе соединения образуют вершину 15 угловой рамы 5. К боковым граням 13 и 14, например, на расстоянии 1/3 от вершины 15 закреплена, например, поперечная штанга 16, к которой шарнирно закреплен корпус гидроцилиндра двухстороннего действия 7.

Гидравлическая схема устройства для бурения скважины (фиг.3) включает: 2, 3, 4 - телескопические гидроцилиндры двухстороннего действия; 6 - вращатель; 7 - гидроцилиндр двухстороннего действия; 17 - бак; 18 - двигатель (например, двигатель внутреннего сгорания); 19 - гидронасос; 20 - обратный клапан; 21 - делитель-сумматор потока (двухпоточный); 22, 23 - регуляторы потока (например, регулируемые вручную); 24, 25, 26 - гидрораспределители (например, Р-80 3/1-22 с позициями золотников «подъем», «нейтральное», опускание», «плавающее», с ручным переключением позиций золотников); 27, 28 - делители-сумматоры потока (трехпоточные); 29 - охладитель; 30 - фильтр;

Устройство работает следующим образом:

Перед монтажом устройства для бурения скважины подготавливают поверхность, например, землю, под основание 1. С помощью анкерных приспособлений (на чертежах не показано) закрепляют основание 1 к поверхности, например, к земле.

В начале работ двигатель 18 выключен, телескопические гидроцилиндры двухстороннего действия 2, 3, 4 находятся в сложенном состоянии, угловая рама 5 с вращателем 6 находится в нижнем положении, вращатель 6 находится в вертикальном положении, гидрораспределители 24, 25, 26 находятся в «нейтральной» позиции, регуляторы потока 22 и 23 находятся в холостом режиме работы.

При забуривании включают двигатель 18. В позиции «подъем» гидрораспределителя 25 за счет выдвижения штока гидроцилиндра 7 вращатель 6 приводят в горизонтальное положение. Гидрораспределитель 25 переключают вручную в «нейтральную» позицию. На вал 9 вращателя 6 закрепляют вручную бурильный инструмент, гидрораспределитель 25 переключают вручную в «плавающую» позицию. Регулируя вручную скорость подъема с помощью регулятора потока 22, в позиции «подъем» гидрораспределителя 24 за счет выдвижения штоков телескопических гидроцилиндров двухстороннего действия 2, 3, 4, угловую раму 5 с вращателем 6 приводят в верхнее положение, где фиксируют, переводя вручную гидрораспределитель 24 в «нейтральную» позицию. При подъеме вращатель 6 под весом бурильного инструмента за счет складывания штока гидроцилиндра 7 принимает вертикальное положение, и фиксируется за счет переключения вручную гидрораспределителя 25 в «нейтральную» позицию. В нижней части бурильного инструмента закрепляют вручную породоразрушающий инструмент (долото). Регулируя вручную скорость вращения регулятором потока 23, в позиции «подъем» гидрораспределителя 26 запускают в работу вращатель 6. Затем, регулируя вручную скорость спуска и нагрузки на долото с помощью регулятора потока 22, в позиции «опускание» гидрораспределителя 24 за счет складывания штоков телескопических гидроцилиндров двухстороннего действия 2, 3, 4, угловую раму 5 с вращателем 6 приводят в нижнее положение. Гидрораспределители 24 и 26 переключают вручную в «нейтральную» позицию. Верхнюю часть бурильного инструмента фиксируют вруную элеватором (на чертежах не показано), и отсоединяют от вала 9 вращателя 6. После чего, вышеуказанным образом, наращивают следующий бурильный инструмент, убирают вручную элеватор и продолжают бурение.

При подъеме бурильного инструмента с забоя скважины, регулируя вручную скорость подъема с помощью регулятора потока 22 в позиции «подъем» гидрораспределителя 24 за счет выдвижения штоков телескопических гидроцилиндров двухстороннего действия 2, 3, 4, угловую раму 5 с вращателем 6 приводят в верхнее положение, где фиксируют, переводя вручную гидрораспределитель 24 в «нейтральную» позицию. Нижний бурильный инструмент фиксируют вручную элеватором, отсоединяют от верхнего бурильного инструмента, гидрораспределитель 25 переключают вручную в «плавающую» позицию. Регулируя вручную скорость опускания с помощью регулятора потока 22 в позиции «опускание» гидрораспределителя 24 за счет складывания штоков телескопических гидроцилиндров двухстороннего действия 2, 3, 4, угловую раму 5 с вращателем 6 плавно опускают в нижнее положение. По мере опускания угловой рамы 5, бурильный инструмент, закрепленный на вал вращателя 6, отводят вручную в сторону цепляя крючком за нижний конец, при этом за счет выдвижения штока гидроцилиндра 7 в «плавающей» позиции гидрораспределителя 25 вал 9 вращателя 6 вместе с бурильным инструментом принимает горизонтальное положение. После полного опускания угловой рамы 5 гидрораспределители 24 и 25 переключают в «нейтральную» позицию. Отсоединяют бурильный инструмент от вала 9 вращателя 6. После этого в позиции «подъем» гидрораспределителя 25 за счет выдвижения штока гидроцилиндра 7 вал 9 вращателя 6 приводят в горизонтальное положение и закрепляют бурильный инструмент, находящийся в скважине, подвешенный элеватором. Убирают вручную элеватор и продолжают дальнейший подъем бурильного инструмента вышеуказанным образом.

Таким образом, резюмируя вышеизложенное, следует отметить, что задача, поставленная при разработке предлагаемого устройства для бурения скважины, выполнена. Что в свою очередь привело к преимуществу данного устройства для бурения скважины по сравнению с прототипом. Рассмотрим обоснование достижения решаемой задачи подробнее.

Уменьшение габаритов устройства, компактность устройства в сложенном состоянии за счет отсутствия мачты.

Как уже упоминалось ранее, недостатком известного устройства для бурения являются большие габариты устройства. В нижнем положении вращателя высота устройства составляет 2 метра, при ходе вращателя вверх на 1,4 метра, общая высота устройства составит 3,4 метра. При этом длина применяемого бурильного инструмента ограничена 1 метром. Таким образом, область применения данной буровой установки ограничивается минимальной высотой помещения, где следует производить работы, в 3,4 метра. В то же время, при производстве работ без ограничения высоты помещения (например, в открытой местности) данная буровая установка может использовать только бурильный инструмент длиной в 1 метр, что приводит к снижению производительности и удорожанию работ в целом.

Предлагаемое описанное устройство для бурения скважины в целях лишения указанного недостатка, оснащено телескопическими гидроцилиндрами двухстороннего действия. Благодаря которым возможна работа как в стесненных условиях, так и в открытой местности.

К примеру, возьмем габаритные размеры устройства для бурения скважины в сложенном состоянии телескопических гидроцилиндров двухстороннего действия равной 0,8 метрам, ход штоков равным 3 метрам. В этом случае высота устройства в вытянутом положении штоков телескопических гидроцилиндров двухстороннего действия составит 3,8 метра. При использовании предлагаемого устройства для бурения скважины с данными параметрами, например, при работе в стесненных условиях в подвальном помещении частного дома высотой 2 метра, бурение возможно выполнить при помощи бурильного инструмента длиной 1 метр. Ход штоков телескопических гидроцилиндров двухстороннего действия при этом нужно ограничить 1,2 метром.

При использовании этого же устройства для бурения скважины с указанными параметрами, например, в открытой местности - без ограничения высоты, бурение возможно с использованием бурильного инструмента длиной 3 метра. Общая высота устройства при этом составит 3,8 метра.

Таким образом, данное усовершенствование позволяет:

- использовать устройство для бурения скважины в условиях ограниченной высоты, например в 2 метра (что невозможно выполнить при помощи устройства-прототипа);

- при использовании в открытой местности - использовать бурильный инструмент большей длины (например, 3 метра), чем у прототипа, что приводит к повышению производительности и удешевлению работ в целом.

Уменьшение габаритов устройства также приводит к удобству при транспортировке.

Обеспечение удобства и безопасности работ с длинным бурильным инструментом.

В предлагаемом устройстве для бурения скважины для реализации указанной задачи предусмотрен вращатель, закрепленный шарнирно к угловой раме с возможностью изменения положения не более чем на 90°.

Возможность вращателя изменять положение не более чем на 90° позволяет применять в работе бурильный инструмент различной длины, и обеспечивать удобство и безопасность работы с длинным (например, 3-4 метра) бурильным инструментом при бурении и спуско-подъемных операциях.

Как уже указывалось ранее, использование телескопических гидроцилиндров позволяет выполнять бурильные работы при помощи длинного бурильного инструмента. В устройстве-прототипе крепление и раскрепление бурильного инструмента на вал вращателя при бурении и спуско-подъемных операциях производится вручную в верхнем положении вращателя. В предлагаемом устройстве для бурения скважины крепление и раскрепление бурильного инструмента на вал вращателя при бурении и спуско-подъемных операциях происходит в нижнем положении вращателя, отклоненного до 90°. Что обеспечивает безопасность работ с длинным бурильным инструментом.

Устройство для бурения скважины, содержащее основание, вращатель, гидроцилиндр, содержащий корпус и шток, отличающееся тем, что дополнительно содержит не менее двух гидроцилиндров, также содержащих корпус и шток, причем все гидроцилиндры выполнены телескопическими двухстороннего действия и корпусами закреплены на основании, верхние части штоков гидроцилиндров закреплены к угловой раме, к которой шарнирно с возможностью изменения положения не более чем на 90° закреплен вращатель за счет хода штока гидроцилиндра двухстороннего действия, шарнирно закрепленного штоком к основанию вращателя, корпусом шарнирно закрепленного к угловой раме.