Буровая виброустановка

Союз Сов етскикСоциапнстическикРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 747974(51)М, Кл,Гооуаарстеенный комитет Е 21 В 7/00 но делам изобретений н открытийДата опубликования описания 15,07.80 С. С, Хворостовский, Н. ф, Хворостовская и П. М. Базененков(72) Авторы изобретения Московский ордена Труцового Красного Знамени,геологоразведочный институт имС, Орджоникидзе1Министерства высшего и среднего специального образования РСФСР( 54) БУРОВА Я, БИ БРОУСТАНОВКА 1Изобретение относится к буровой технике, в частности к буровым станкам для вибробурения, и может быть использовано при бурении изыскательских и геологоразведочных скважин и погружении в грунт свай и зондов.Известна буровая виброустановка, содержащая мачту со стойками, привод, подвеску и вибромеханизм 1.Однако эта установка обладает малой10 погружающей способностью, так как в них использован безударный вибромеханизм.Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является буроваяи виброустановка, соцержащая мачту состойками и направляющими, привод, попвеску, вибромеханизм с ударником и наковальней )21.Недостатки известной буровой виброустановки заключаются в малой величине энергии единичного упара вибромеханизма и эатруцнении проведения спускоподъемных операций. 2Цель изобретения - повышение энергииединичного удара вибромеханиэма за счетуменьшения потерь энергии удара в буровой установке.Это постигается тем, что буровая виброустановка предлагаемой конструкцииснабжена направляющей плитой с центральным каналом и размещена ниже вибромеха-низма, причем в центральном канале соосно уцарнику на шлицах свободно установлена наковальня.Направляющие мачты выполнены в видевдвух участков, верхние иэ которых неподвижны, а нижние установлены с воэможностью вращения вокруг стоек,На фиг. 1 изображена предлагаемаябуровая виброустдновка; на фиг. 2 - схемаработы установки в вибрационном режиме-,на фп. 3 - схема работы установки гвиброударном и ударном режимах, нафиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг.5 разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 6 - схемарасположения вибромеханизма прп спускспоцъемных операциях.Буровая виброустановка состоит из ра-, мы 1 с ходовой частью, на которой уста новлены источник энергопитания 2, лебедка 3, мачта 4 с подъемником 5. Мачта 4 имеет три или более стойки 6, соеди 5 ненные поясом 7 так, что в плане образуется полукруглая или многоугольная форма Мачты 4 с открытой передней гранью. центральная стойка 6 соединена шарнирно с рамой 1 и подъемником 5, щ а боковые стойки 6 снабжены регулировочными винтовыми домкратами 8. В процессе работы буровой виброустановки центральная стойка 6 мачты 4 скреплена с рамой 1 болтом 9, а две боковые стой -. д ки 6 через башмаки домкратов 8 опираются о грунт. По длине центральной сто и одной боковой стоек 6 установлены.направляющие 10, а по длине второй боковой стойки 6 - направляющая 1 1, отличающаяся от направляющих 10 по форме в плаплане. Направляющие 10 и 11 установленыжестко на стойках 6. Нижние направляющие участки 12 и 13 установлены независимо от направляющих 10 и 11 с возможностью вра-25 щения вокруг оси стоек 6 и фиксации в двух диаметрально противоположных положениях при помощи болтов 14. На трове 15 лебедки 3 подвешен вибромеханизм16 с электромотором 17 с помощью 3 О подвески 18, Вибромеханизм 16 через, направляющие 19 и 20 взаимодействуютс направляющими 10 и 11 и с их нижними участками 12 и 13 Составными элементами вибромеханизма 16 являются з 5ударник 21 и крючки 22, на них подвеше на направляющая плита 23, которая сво- ими направляющими 24 и 25 взаимодействует с направляющими 10 и 11и их нижними участками 12 и 13; 4 О ЪВ направляющей плите 23 соосно с удар.швом 21 имеется сквозной цилиндрический канал, в котором установлен с воэ можностью поступательного и вращатель 45 ного движения переходник 26 под ногружаемые элементы 27, С верхним концом переходника 26 жестко соединенанаковальня 28, на наружной поверхности которой установлены фиксирукицие продольные шлиц." 29, расположенныесимметрично по периферии наковальни 28 и в соответствии спродольными пазами 30, выполненными на боковой поверхности стенок цилиндрического.канала направляющей плиты 23. 55 В теле наяравляющей плиты 23 параллельно и симметрично оси переходника 26 имеются два сквозных отверстия, в кото- рых свободно установлены болты 31 с 3 747974 апроушинами под крючки 22 или промежуВточные соединительные цепи и регулировочные гайки 32. При транспортировке виброустановки, выполнении спуско-подъемныхопераций и работ .у устья скважины вибромеханизм закрепляется на мачте 4 болтом 33, свободно вставляемым в соосные отверстия направляющих 13 и 25.Работает буровая виброустановка следующим образом,В точке бурения мачта 4 подъемником5 переводится в вертикальное положение,крепится к раме 1 болтом 9, центрируется и укрепляется домкратами 8. Затемболт 33 разгружается от веса вибромеханизма при помощи лебедки 3, извлекаетсяиз соосных отверстий, направляющих 13и 25, и вибромеханизм 16 и соединеннаяс ним цепями или болтами 31 направляющая плита 23 поднимаются по направляютдим мачты 4 вверх на высоту,равную длйне ": .первого погружаемого элемента 27, с которым жестко соединяется (например,посредством резьбы) переходник 26. Подачей напряжения от источника энергопитания 2 к электромотору 17 вибромеханизмзапускается в работу, и первый погружаемый элемент 27 внедряется в грунт навсю своюдлину. После этого подача напряжения к электромотору 17 прекращается,переходник 26 отсоединяется от погружаемого элемента 27, лебедкой 3 вибромеханизм тросом 15 поднимается по направляющим мачты на высоту, равную длинепоследующего погружаемого элемента, нижний конец которого жестко соединяетсяс внедренным элементом, а верхний с переходником 26. Таким образом, процессвнедрения погружаемых элементов 27повторяется до достижения необходимойглубины.В зависимости от веса погружаемыхэлементов 27, их соединение с переходником 26 осуществляется вращением элемента 27 при невращающемся переходнике 26, или наоборот. В первом случаенаправляющая плита 23 находится в подвешенном состоянии, и переходник 26под действием силы тяжести находитсяв нижнем положении. При этом продольные шлицы 29 и наковальня 28 находятся в продольных пазах 30 направляющей плиты 23, что предотвращает проворачивание переходника 26 в процессенаворачивания на него погружаемых эле-ментов 27 снизу. Во втором случае первый погружаемый элемент 27 своимнижним концом устанавливается на землю,а последующие наворачиваются на высту5 747974 6пающие концы внедренных элементов в 1 вибромеханиэм 16 не совсем соединенгрунт механизм 16 приспускается до с направляющей плитой 23, или с цельюупора переходника 26 в алемент 27 и сокрашения вспомогательных операций подалее до выхода продольных шлицов 29 наращиванию погружаемых элементов при,из продольных пазов 30, и вращением 5 бурении соединен цепями, длины которыхпереходника 26 осуществл.;ется его жест больше максимально возможной высотыкое соединение с погружаемыми алемен- отскока вибромеханиэма 16 от наковаль;,тами 27. ни 28. При этом отсутствуют потери наПри расположениишлицов 29 и па- трение из-за перекосов в направляющихзов 30, описанном в последнем случае, щ мачты 4. Поэтому высота отскока вибровращением переходника 26 в обратнуюмеханизма 16, а следовательно, и анергиясторону осуществляется его отсоединение единичного удара и производительностьот погружаемых элементов 27. буровой виброустановки повышаются.При проведении спуска подъемных опе- Извлечение из скважин отсадных трубраций механизм 16 отведен в сторону 5 осуществляется при частом поочередномот устья скважины, Осуществляется это нанесении ударов по трубам вверх и вниз,следующим образом. Лебедкой 3 виброме- Это снижает эффективность работы вибханизм 16 с подвешенной к нему направ- ромолота, не всегца дает положительныеляющей плитой 23 поднимается порезультаты и часто приводит к обрывамнаправляющим 10, 11, 12 и 13 мачты 2 О троса, поломкам мачты и т. п. Больший4 до совмещения соосных отверстий на-эффект извлечения труб достигается приправляющих 13 и 25, и в эти отверстия частом поочередном нанесении ударов повставляется болт 33. После этого из . трубам вверх и вниз, Это достигается только.направляющих 12 и 13 извлекаются фик- путем регулировки гайками 32 зазорасирующие болты 14, вибромеханизм 16, 25 между ударником 21 и наковальней 28.зафиксированный в направляющей 13 бол- При наличии зазора в прецелах допуститом 33, отводится в сторону от устья мой величины дополнительного растяжескважины, от подвески 18 отсоединяется ния лебецочного троса 15 вибромеханиз-,трос 15 и используется для спуска в мом 16 последний при движении его дескважину для подъема алементов 27. Зо балансов вверх наносит удар на выбиваПеревод вибромеханиэма в рабочее ние труб, а при движении дебалансов внизположение производится в обратной после- забивает трубы. Таким образом, осущесдовательности: к подвеске 18 подсое- вляется вибрация труб в вертикальномдиняется трос 15, вибромеханизм 16 с направлении, т. е, их расхаживание принаправляющей 13 поворотом вокруг стой- З 5 постоянно приложенной силе лебедки наки мачты 4 заводится на устье сква- . извлечение труб. В то же время отсутжины цо совмещения направляющих 12 и ствует опасность преждевременного обры 24, а направляющие 12 и 13 фиксируют ва троса и прочих поломок, так как разся болтами 14, болт 33 разгружаетсярушающее влияние вибромеханизма ограниот веса вибромеханиэма 16 при помощи щ чено величиной зазора между ударникомлебедки 3 натяжением троса 15 и извле и наковальней 28.кается из соосны;: отверстий направляю- Предлагаемая буровая виброустановкащих 13 и 25, вибромеханизм 16 с нап- . позволяет бурить ударным способом беэравляющей плитой 23 перемещается по. применения специальных тяжелых забивмачте 4 в положение, необходимое для 45 ных снарядов . Для этого вибромеханиэмсоединения переходника 26 с погружае совсем отсоединяют от направляющеймыми элементами 27. плиты 23 и используют в качестве заПри проходке песков работа буровой бивного снаряда, то есть лебедкой 3 мевиброустановки эффективна только в виб- ханизм 16 по мачте 4 поднимается нарационном режиме, и это обеспечивается, 5 о необходиму.о высоту и сбрасываетсяКогда направляющая плита 23 соединена .на наковальню 28, соединенную черезс вибромехаиизмом 16 цепями и болтами переходник 26 с погружаемыми элемента 31 и зазор между ударником 21 и нако- ми 27,вальней 28 полностью ликвидирован припомощи регулировочных гаек 32.55Проходка плотных грунтов эффективна при работе установки только в виброуцарном мрежиме. Это обеспечивается, когца формула изобретения 1. Буровая виброустановка, содержащая мачту со.стойками и направляющими, привод, подвеску, вибромеханиэмс ударйиком Й йакоаальней, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повыпения энергии единичного удара вибромеханизма эа счет уменьшения потерь энергии 5 удара в буровой установке, она снабжена направляющей плитой.с центральным каналом и размещена ниже вибромеханизма,причем в центральном канале соасно ударнику на шлицах свободно установлена нако вальняФ2. Виброустановка по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что направляющие мачты выполнены и випе двух участков,1верхние из которых неподвижны, а нижниеустановлены с возможностью вращениявокруг стоек. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ребрик Б. М. Вибрационное бурениескважин,. М., "Недра", 1974, с. 115117.2. РебРик Б. М. Ударное бурение грунтов, М., "Недра", 1976, с. 142, рис. 60.747974 Составитель Л. ДумкинРедактор Г. Нечаева Техред М, Кузьма Корректор М. Коста Зака лиал ППП Патент", г, Ужгород, ул, Проектная 4198/20 . Тираж 626 ЦНИИПИ Государственногопо делам изобретений113035, Москва, Ж,Подписноекомитета СССРи открытийРаущская наб., д, 4/