Портативная буровая установка

Полезная модель относится к буровой технике и предназначена, в частности, для вращательного гидробурения скважин. Предлагаемая портативная установка содержит квадратное опорное основание (1), на котором закреплена несущая вышка (6), внутри которой установлены четыре направляющих (11). По направляющим (11) скользяще перемещается вверх-вниз при помощи цепного привода (22) подвижная площадка (12), на которой закреплены с осевым смещением мотор-редуктор (16) и буровой вращательный механизм (18), валы которых соединены зубчатой передачей (19). Цепной привод (22) содержит верхний (23) и нижний (24) валы, на каждом из которых симметрично и на равном расстоянии друг от друга закреплено по две цепные звездочки (25). Звездочки (25) охвачены двумя рядами цепей (30), разомкнутые концевые звенья которых прикреплены к верхней и нижней стороне подвижной площадки (12). Нижний вал (24) цепного привода (22) через червячный редуктор (36) соединен с реверсивным двигателем (34), закрепленным к опорному основанию (1). Конструкция предлагаемой портативной буровой установки позволяет расширить область ее применения, снизить объем ручного труда при выполнении буровых работ, увеличить прочность, жесткость несущих конструкций и устойчивость установки, при одновременном повышении погружающей нагрузки, надежности и удобства при эксплуатации. 22 з.п. ф-лы, 4 ил. Референт: Титов Ю.И.

Полезная модель относится к буровой технике и предназначена, в частности, для вращательного гидробурения скважин.

Известна разборная портативная буровая установка для гидробурения, укомплектованная основной станиной, состоящей из рамного основания, на котором смонтированы в положении, близком к вертикальному, направляющие стойки, соединенные вверху перекладинами, по направляющим стойкам на ползунах установлена скользяще перемещающаяся вверх при помощи тросовой лебедки и вниз под собственным весом подвижная станина в виде несущей траверсы, на которой закреплен реверсивный электрический двигатель, вал которого через редуктор соединен с буровым вращательным механизмом, снаряженным держателем для буровых штанг и вертлюгом с подсоединенным к нему каналом для подвода оборотной воды [http:// www. gidroburenie. ru]. Недостатком известной буровой установки является невысокая пространственная жесткость сборочных узлов и слабая устойчивость несущих конструкций к реактивному вращающему моменту при глубоком бурении, что снижает ее надежность, а также недостаточное погружающее усилие и малая скорость погружения бурового инструмента, что ограничивает область ее применения.

Также, известна небольшая буровая установка, содержащая опорную раму из стальных труб, смонтированную на двухколесном шасси, подкос с консолью и направляющие стойки, по которым при помощи подъемно-опускающего механизма, выполненного в виде тросовой системы, приводимой в действие ручными лебедками, скользяще перемещается вверх-вниз на ползунах каретка, выполненная в виде несущей траверсы, на которой закреплен электрический двигатель, связанный горизонтальной трансмиссией с буровым вращательным механизмом, рабочая головка которого установлена на траверсе с возможностью смещения в сторону [патент DE 4031687, опубл. 09.04.1992]. Недостатком известной буровой установки является невысокая прочность и пространственная жесткость несущих конструкций и их слабая устойчивость к реактивному вращающему моменту, что снижает ее надежность, а также большой объем ручного труда при выполнении буровых работ, что ограничивает область ее применения.

В качестве прототипа принята портативная буровая установка, содержащая смонтированное на двухколесном шасси опорное балочное основание, на котором установлена несущая вышка, состоящая из стоек, соединенных вверху перекладинами, и вертикально расположенных направляющих, по которым при помощи подъемно-погружающего механизма, выполненного в виде тросовой системы, приводимой в действие

ручными лебедками, и снабженного дополнительным нагрузочным балластом, скользяще перемещается вверх-вниз на ползунах каретка, выполненная в виде вертикально расположенной несущей рамы, внутри которой закреплен электрический двигатель, связанный вертикальной трансмиссией с буровым вращательным механизмом, расположенным ниже трансмиссии на одной оси с электрическим двигателем и оборудованным средством подвода воды и/или воздуха через втулку бурового вращательного механизма в канал буровой штанги. [патент US 6315059, опубл. 13.11.2001]. Недостатком известной портативной буровой установки является невысокая прочность и пространственная жесткость несущих конструкций и их слабая устойчивость к реактивному погружающему усилию и вращающему моменту, недостаточное погружающее усиление, требующее приложения дополнительного нагрузочного балласта к бурильно-вращательному механизму, и связанная с этим неустойчивость буровой установки из-за высоко расположенного центра тяжести балласта, что снижает ее надежность, а также громоздкая кинетическая компоновка тросового подъемно-погружающего механизма и большой объем ручного труда при выполнении буровых работ, что ограничивает область ее применения.

Технической задачей, для решения которой предлагается буровая установка, является увеличение прочности и пространственной жесткости несущих конструкций, повышение устойчивости к реактивному погружающему усилию и вращающему моменту, увеличение погружающего усилия, снижение объема ручного труда, повышение надежности установки, расширение области ее применения.

Указанная техническая задача решается предлагаемой портативной буровой установкой, содержащей смонтированное на колесном шасси опорное основание, на котором установлена несущая вышка, состоящая из стоек и вертикально расположенных направляющих, соединенных вверху перекладинами; скользяще перемещающуюся на ползунах по направляющим вверх-вниз при помощи подъемно-погружающего механизма каретку с закрепленными на ней электрическим двигателем и буровым вращательным механизмом, вал которого соединен механической передачей с валом электрического двигателя, при этом буровой вращательный механизм оборудован средством подвода воды в канал буровой штанги. Новым является то, что подъемно-погружающий механизм выполнен в виде цепного привода, приводимого в действие электрическим двигателем, а каретка выполнена в виде подвижной прямоугольной площадки, находящейся в положении, близком к горизонтальному, к корпусу которой прикреплены верхние и нижние концевые звенья разомкнутых цепей цепного привода. Опорное основание может быть выполнено из стального проката и иметь в плане форму квадрата. При транспортировке установки на новое место лучше, если на одной из сторон квадратного основания будут закреплены

раздельные осевые втулки для установки съемных колес, которые при необходимости можно будет снимать. На примыкающих к осевым втулкам сторонах квадратного основания могут быть предусмотрены установочные места для съемных рычажных рукояток, необходимых для приподнимания всей установки или одной из ее сторон. Для устойчивости буровой установки лучше, если несущая вышка будет содержать по меньшей мере четыре стойки, попарно соединенных вверху перекладинами и образующих П-образные рамы. П-образные рамы могут иметь наклон встречно друг другу, образуя при этом сужающийся кверху контур несущей вышки, что позволит уменьшить пролет верхних перекладин и увеличить их несущую способность. Для обеспечения пространственной жесткости и обеспечения восприятия реактивного вращающего момента от бурового вращательного механизма лучше, если по контуру несущей вышки ее стойки будут неразъемно соединены между собой жесткими стержневыми связями. На одной из сторон контура несущей вышки, на середине ее высоты, могут быть дополнительно закреплена общая осевая втулка для установки съемных колес, что позволит сделать буровую установку более маневренной и транспортабельной при перемещении. Подвижная прямоугольная площадка, при перемещении вверх-вниз, будет устойчивее, если внутри контура несущей вышки между ее стойками будет установлено по меньшей мере четыре направляющих. Электрический двигатель вращательного бурового механизма может быть выполнен в виде мотор-редуктора, что позволит регулировать его скорость вращения. Для подвода воды будет удобнее, если мотор-редуктор и буровой вращательный механизм будут установлены на подвижной площадке с осевым смещением относительно друг друга. Вал мотор-редуктора и вал бурового вращательного механизма могут быть соединены между собой зубчатой передачей, что позволит лучше передавать вращающий момент. Средство подвода воды в канал буровой штанги лучше выполнить в виде подводящего штуцера, состыкованного с проходным каналом, проходящим внутри вала бурового вращательного механизма. Стыковое соединение с подводящим штуцером может быть выполнено вращающимся, что позволит фиксировать штуцер в заданном положении, не мешая работе бурового вращательного механизма. Стыковое соединение с подводящим штуцером лучше выполнить разъемным, что позволит при необходимости снимать и/или устанавливать его. Стыковое соединение с подводящим штуцером может быть зафиксировано при помощи резьбовой муфты, что существенно повысит его надежность. Для перемещения подвижной площадки по направляющим вверх-вниз лучше, если цепной привод будет содержать верхний и нижний валы, на которых будут закреплены цепные звездочки. На цепных звездочках может быть установлено по меньшей мере два ряда цепей, что позволит равномерно распределить нагрузки от подвижной площадки с установленным

на ней буровым оборудованием. Для надежного крепления подвижной площадки к цепному приводу лучше, если верхние и нижние концевые звенья разомкнутой цепи будут симметрично закреплены в средней части корпуса соответственно с верхней и нижней стороны подвижной площадки. Электрический двигатель цепного привода может быть выполнен реверсивным, что позволит изменять его направление движения. Для плавной передачи кинетической энергии вращения лучше, если электрический двигатель цепного привода через червячный редуктор будет соединен с одним из валов цепного привода. Вал электрического двигателя и вал червячного редуктора могут быть соединены ременной передачей. Лучше, если вал червячного редуктора и вал цепного привода будут соединены цепной передачей.

Полезная модель поясняется графическими материалами. На фиг.1 показан фронтальный разрез портативной буровой установки, на фиг.2 показан боковой разрез установки, на фиг.3 показан горизонтальный разрез установки в уровне расположения подвижной площадки и бурового оборудования, на фиг.4 показан горизонтальный разрез установки в месте расположения электрического двигателя и червячного редуктора цепного привода.

Конструкция предлагаемой буровой установки поясняется на примере конкретного выполнения.

Портативная буровая установка содержит устойчивое опорное основание 1 в виде замкнутого сварного контура квадратной формы, выполненного из стального швеллера [18 со стороной, равной 1,5 м. Для дополнительного крепления к грунту по периметру опорного основания 1 выполнены отверстия 2 диаметром 30 мм для забивки стальных кольев. На одной из сторон квадратного основания 1 приварены раздельные осевые втулки 3 диаметром 60 мм для установки двух съемных колес 4 (показаны пунктиром). На примыкающих к осевым втулкам 3 сторонах основания 1 выполнены установочные места 5 в виде приваренных к основанию 1 двух отрезков труб 50 мм длиной 1,5 м, в торцевые отверстия которых, при необходимости, устанавливаются съемные рычажные рукоятки. На опорном основании 1 при помощи сварки закреплена несущая вышка 6 высотой 3,5 м (см. фиг.1 и 2). Вышка 6 состоит из четырех стоек 7, выполненных из стальных труб 50 мм и приваренных по углам опорного квадратного основания 1 на расстоянии 1,3 м друг от друга. Стойки 7 попарно жестко соединены вверху при помощи сварки перекладинами 8, выполненных из стальных труб 50 мм, и образуют две П-образные рамные конструкции, которые имеют наклон встречно друг другу в виде сужающегося кверху контура. Вверху вышки 6 перекладины 8 образуют в плане замкнутый контур прямоугольной формы размером 1,3 м×0,6 м, в центре одной из длинных сторон

которого приварена строповочная петля 9, выполненная из гнутого стального гладкокатанного стержня 24 мм. Для обеспечения пространственной жесткости и восприятия реактивного момента, возникающем при бурении, по высоте контура несущей вышки 6 стойки 7 соединены между собой жесткими распорами и подкосами (не показано), выполненными из стальных труб 50 мм. На одной из сторон контура несущей вышки 6, выше раздельных осевых втулок 3, приваренных к опорному основанию 1, в середине высоты несущей вышки 6, к ее стойкам 7 закреплена при помощи сварки общая осевая втулка 10 для установки двух съемных колес 4 (показаны пунктиром). Внутри контура несущей вышки 6 между стойками 7 в вертикальном положении приварены четыре направляющих 11, выполненных из стальных труб 50 мм. На направляющих 11 скользяще установлена подвижная площадка 12 прямоугольной формы размером 1,3 м×0,6 м, выполненная сварной из отрезков спаренного швеллера [30, в углы которой вварены ползуны 13, выполненные из отрезков стальных труб 60 мм длиной 0,4 м и усиленные стальными косынками 14 (см. фиг.1 и 3). В середине большей стороны подвижной площадки 12 закреплен болтами M18 к вертикальному крепежному элементу 15, выполненному из листовой стали толщиной =10 мм, мотор-редуктор 16, работающий от напряжения 380 В, с регулируемыми оборотами выходного вала от 28 об/мин до 112 об/мин. К подвижной площадке 12, напротив мотор-редуктора 16, приварен корпус обоймы 17, в которую установлен на подшипниках в вертикальном положении вал бурового вращательного механизма 18. Вал мотор-редуктора 16 смещен относительно вала бурового вращательного механизма 18 и соединен с ним зубчатой передачей 19. Внутри вала бурового вращательного механизма 18 расположен проходной канал (не показан), состыкованный с подводящим штуцером 20. Стыковое соединение подводящего штуцера 20 выполнено вращающимся, разъемным и зафиксировано при помощи резьбовой муфты 21. Подвижная площадка 12 выполнена с возможностью перемещения вверх-вниз по направляющим 11 на ползунах 13 при помощи цепного привода 22, содержащего верхний 23 и нижний 24 валы, на каждой из которых симметрично и на равном расстоянии друг от друга закреплено по две цепные звездочки 25 (см. фиг.1 и 2). Верхний вал 23 цепного привода 22 установлен на четырех подшипниках 26, опорные кронштейны 27 которых закреплены на болтах M16 поверх перекладин 8. Нижний вал 24 цепного привода 22 также установлен на четырех аналогичных подшипниках 26, опорные кронштейны 27 которых закреплены на болтах M16 к опорному основанию 1 и нижним перекладинам 28. Один конец нижнего вала 24 выступает из подшипника 26 и на нем закреплена цепная звездочка 29. Верхние и нижние цепные звездочки 25 расположены напротив друг друга, и цепи 30, охватывающие их, расположены в два ряда и находятся в положении, близком

к вертикальному. Верхние и нижние концевые звенья рабочих ветвей обоих разомкнутых цепей 30 прикреплены монтажными винтовыми скобами 31 к крепежным петлям 32, выполненных из гнутых стальных гладкокатанных стержней 16 мм и приваренных к верхней и нижней сторонам подвижной площадки 12. Во избежания перекоса и заклинивания площадки 12 при перемещении, крепежные петли 32 расположены на ее продольной оси и симметрично относительно мотор-редуктора 16 и бурового вращательного механизма 18. Нерабочие ветви обоих цепей 30 проходят через сквозные отверстия 33 площадки 12. Реверсивный электрический двигатель 34 цепного привода 22 закреплен болтами Ml 8 к горизонтальному крепежному элементу 35, выполненному из листовой стали толщиной =10 мм и приваренному к опорному основанию 1 и нижней перекладине 28. Реверсивный электрический двигатель 34 через червячный редуктор 36 передает вращение на выступающий конец нижнего вала 24. Для плавного изменения направления вращения, вал реверсивного электрического двигателя 34 и вал червячного редуктора 36 соединены ременной передачей 37. Вал червячного редуктора 36 и выступающий конец нижнего вала 24 цепного привода 22 соединены цепной передачей 38 (см. фиг.2 и 4). Буровая установка укомплектована буровыми штангами 39 диаметром 89 мм длиной 2,0 м с буровой коронкой 178 мм и соединительными резьбовыми муфтами соответствующего диаметра. Также, установка укомплектована циркуляционным водяным насосом, способным перекачивать от 15 куб.м до 25 куб.м оборотной воды в час на высоту от 35 м до 50 м и работающим от напряжения 380 В, воздушным компрессором, способным создавать рабочее давление от 8 атм до 16 атм и работающим от напряжения 380 В, а также комплектом армированных резиновых воздушных и водяных шлангов диаметром от 58 мм до 100 мм (не показано).

При перемещении на большое расстояние, портативную буровую установку на место бурения доставляют на прицепе легкового или грузового автомобиля, для чего перед транспортировкой с вала бурового вращательного механизма 18 демонтируют выступающий подводящий штуцер 20 и буровую штангу 39. Опорное основание 1 устанавливают на колеса 4, приподняв сторону, на которой расположены осевые втулки 3, при помощи съемных рычажных рукояток. Установив буровую установку на колеса 4 и закрепив их, несущую вышку 6 наклоняют и в горизонтальном положении прицепляют за строповочную петлю 9 к кузову легкового или грузового автомобиля. Доставленную к месту бурения буровую установку отцепляют от автомобиля, снимают с нее съемные колеса 4 и устанавливают в вертикальном положении на выровненной площадке. Опорное основание 1 буровой установки крепят к грунту стальными кольями, а на вал бурового вращательного механизма 18 устанавливают демонтированный перед транспортировкой

подводящий поворотный штуцер 20. В месте расположения буровой скважины выкапывают приямок, который соединяют наклонной канавкой с ямой, наполненной оборотной технической водой (не показано). В яму с водой устанавливают циркуляционный водяной насос со шлангом диаметром 100 мм, который подсоединяют к подводящему поворотному штуцеру 20, состыкованному с проходным каналом, проходящим внутри вала бурового вращательного механизма 18. Приямок предназначен для приема и отстоя вытесненной из скважины загрязненной грунтом оборотной воды. При помощи цепного привода 22 поднимают подвижную площадку 12 с установленным на ней буровым вращательным механизмом 18 на высоту 2,5 м и к нижней части его вала при помощи резьбовой муфты 21 крепят буровую штангу 39 с победитовой коронкой, которую опускают к точке бурения скважины, расположенной в приямке, и включают мотор-редуктор 16 бурового вращательного механизма 18 с регулируемыми оборотами вращения выходного вала. В начальный период времени скорость вращения вала составляет 28 об/мин., и по мере погружения буровой штанги в грунт, скорость вращения вала постепенно увеличивают. Для ускорения бурения включают реверсивный электрический двигатель 34 цепного привода 22 подъемно-погружающего механизма с заданным направлением вращения, чем создают добавочное погружающее усилие, приложенное через подвижную площадку 12 к буровому вращательному механизму 18. При помощи насоса осуществляют подачу оборотной воды из ямы, откуда вода проходит по шлангу к подводящему штуцеру 20 и по проходному каналу вала бурового вращательного механизма 18 попадает в канал вращающейся буровой штанги 39, где через отверстие в буровой коронке входит в контакт с почвой, вымывая ее и вытесняя на поверхность из скважины. Загрязненная грунтом оборотная вода скапливается в приямке, где грязь оседает, а осветленная вода по наклонной канавке стекает в водяную яму, откуда ее водяным насосом вторично подают по шлангу, подводящему штуцеру 20, проходному каналу вала бурового вращающегося механизма 18 в буровую штангу 39. По мере прохождения скважины буровую штангу 39 наращивают следующей штангой 39, соединяя при помощи резьбовой муфты 21, пока она не достигнет водоносного слоя грунта. Достигнув водоносного слоя, отключают подачу воды и изменив направление вращения реверсивного электрического двигателя 34 при помощи цепного привода 22 подъемно-погружающего механизма извлекают из скважины буровые штанги 39, и на их место устанавливают в скважину обсадную трубу соответствующего диаметра (не показана). Затем скважину при помощи компрессора продувают сжатым воздухом, устанавливают скважинный насос и приступают к ее эксплуатации. При необходимости перемещения буровой установки на небольшое расстояние, на общую осевую втулку 10, закрепленную к стойкам 7 при помощи сварки на середине

высоты несущей вышки 6, устанавливают съемные колеса 4, а подвижную площадку 12 с буровым вращательным механизмом 18 фиксируют на направляющих 11 в таком положении, при котором она находится в центре тяжести буровой установки. Установив колеса 4 на несущую вышку 6 и закрепив их, буровую установку наклоняют при помощи съемных рычажных рукояток, пока она не коснется колесами 4 поверхности грунта и, уравновесив ее части, вручную перемещают на другое место.

1. Портативная буровая установка, содержащая смонтированное на колесном шасси опорное основание, на котором установлена несущая вышка, состоящая из стоек и вертикально расположенных направляющих, соединенных вверху перекладинами; скользяще перемещающуюся на ползунах по направляющим вверх-вниз при помощи подъемно-погружающего механизма каретку с закрепленными на ней электрическим двигателем и буровым вращательным механизмом, вал которого соединен механической передачей с валом электрического двигателя, при этом буровой вращательный механизм оборудован средством подвода воды в канал буровой штанги, отличающийся тем, что подъемно-погружающий механизм выполнен в виде цепного привода, приводимого в действие электрическим двигателем, а каретка выполнена в виде подвижной прямоугольной площадки, находящейся в положении, близком к горизонтальному, к корпусу которой прикреплены звенья цепей цепного привода.

2. Буровая установка по п.1, отличающаяся тем, что опорное основание выполнено в форме квадрата.

3. Буровая установка по п.2, отличающаяся тем, что на одной из сторон квадратного основания закреплены осевые втулки для установки съемных колес.

4. Буровая установка по п.2, отличающаяся тем, что на примыкающих к осевым втулкам сторонах квадратного основания предусмотрены установочные места для съемных рычажных рукояток.

5. Буровая установка по п.1, отличающаяся тем, что несущая вышка содержит по меньшей мере четыре стойки, попарно соединенных вверху перекладинами в виде П-образных рам.

6. Буровая установка по п.5, отличающаяся тем, что П-образные рамы наклонены встречно друг другу, образуя сужающийся кверху контур несущей вышки.

7. Буровая установка по п.6, отличающаяся тем, что по контуру несущей вышки ее стойки по высоте неразъемно соединены между собой жесткими стержневыми связями.

8. Буровая установка по п.6, отличающаяся тем, что на одной из сторон контура несущей вышки на середине ее высоты закреплены осевые втулки для установки съемных колес.

9. Буровая установка по пп.1 и 6, отличающаяся тем, что внутри контура несущей вышки между стойками установлено по меньшей мере четыре направляющих.

10. Буровая установка по п.1, отличающаяся тем, что электрический двигатель вращательного бурового механизма выполнен в виде мотор-редуктора.

11. Буровая установка по п.10, отличающаяся тем, что мотор-редуктор и буровой вращательный механизм установлены на подвижной площадке с осевым смещением относительно друг друга.

12. Буровая установка по п.10, отличающаяся тем, что вал мотор-редуктора и вал бурового вращательного механизма соединены между собой зубчатой передачей.

13. Буровая установка по п.1, отличающаяся тем, что средство подвода воды в канал буровой штанги выполнено в виде подводящего штуцера, состыкованного с проходным каналом, проходящим внутри вала бурового вращательного механизма.

14. Буровая установка по п.13, отличающаяся тем, что стыковое соединение с подводящим штуцером выполнено вращающимся.

15. Буровая установка по п.13, отличающаяся тем, что стыковое соединение с подводящим штуцером выполнено разъемным.

16. Буровая установка по п.13, отличающаяся тем, что стыковое соединение с подводящим штуцером зафиксировано при помощи резьбовой муфты.

17. Буровая установка по п.1, отличающаяся тем, что цепной привод содержит верхний и нижний валы, на которых закреплены цепные звездочки.

18. Буровая установка по п.17, отличающаяся тем, что на цепных звездочках установлено по меньшей мере два ряда цепей.

19. Буровая установка по п.18, отличающаяся тем, что верхние и нижние концевые звенья цепей разомкнуты и симметрично закреплены в средней части корпуса подвижной площадки.

20. Буровая установка по п.1, отличающаяся тем, что электрический двигатель цепного привода выполнен реверсивным.

21. Буровая установка по п.20, отличающаяся тем, что электрический двигатель цепного привода через червячный редуктор соединен с одним из валов цепного привода.

22. Буровая установка по п.21, отличающаяся тем, что вал электрического двигателя и вал червячного редуктора соединены ременной передачей.

23. Буровая установка по п.21, отличающаяся тем, что вал червячного редуктора и вал цепного привода соединены цепной передачей.