Устройство для бурения скважин

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для бурения как горизонтальных, так вертикальных скважин для инженерных целей: прокладки кабеля, трубопроводов и других магистральных сетей в городском и заводском хозяйстве с одновременным креплением стенок скважин. Устройство включает буровой инструмент, редуктор прямого вращения, закрепленный между буровым инструментом и электродвигателем, редуктор обратного вращения, размещенный на другом конце электродвигателя, распорное приспособление, кабель, конусный уплотнитель, жестко связанный с буровым инструментом, емкость, заполненную полимеризующим тампонажным материалом, и крыльчатку, установленную перед емкостью. Буровой инструмент выполнен в виде спирали. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции и снижение материальных затрат на сооружение скважин. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для бурения как горизонтальных, так вертикальных скважин для инженерных целей: прокладки кабеля, трубопроводов и других магистральных сетей в городском и заводском хозяйстве с одновременным креплением стенок скважин.

Известна установка гидрогеологического бурения УГБ-50М, "Справочник механика геолого-разведочных работ", с. 68, 1987 г., предназначенная для бурения гидрогеологических скважин при инженерных и разведочных работ. Основной вид бурения - вращательный, без промывки с использованием шнеков, а также можно бурить и ударно-канатным способом, включающее буровой снаряд, буровой станок, бурильную колонну, состоящую из шнеков.

Недостатком установки является наличие дорогостоящего оборудования - бурового станка, гидравлического и электрического оборудования, а также требует значительных затрат времени на спускоподъемные операции.

Известен "Колонковый электромеханический буровой снаряд", основанный на разрушении горной породы (льда) резцами цилиндрической коронки с получением пробы льда, патент РФ 1472613, кл. Е 21 В 4/04, опубл. Б. 14, 1989 г., включающий буровой электромеханический снаряд, подвешенный на грузонесущем кабеле, цилиндрическую коронку, керноприемную трубу, электрический двигатель с редуктором, лебедку, на которой намотан грузонесущий кабель, источник электрической энергии. Недостатком данного устройства является его сложность из-за специфичности выполняемых функций.

Известно "Устройство для образования скважин в грунте при бестраншейной прокладке труб", а. с. СССР 250038, кл. Е 02 F 5/18, 26.05.77, принято за прототип, включающее буровой инструмент, редуктор прямого вращения, закрепленный между буровым инструментом и электродвигателем, распорное приспособление, кабель и конусный уплотнитель, жестко закрепленный с буровым инструментом.

Недостатком данного устройства является наличие бурового инструмента, выполненного в виде шнекового конуса, который не способен обеспечить необходимого тягового усилия для транспортирования устройства, поскольку при внедрении его в рыхлую породу происходит одновременное ее разрушение ребордами винтового шнека, что приводит к нарушению сцепления с основным монолитом горной породы, а также не обеспечивает с бурением скважины ее крепление, хотя бы временное, на период укладки коммуникаций и наличие сложного привода.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. создание более простого устройства для бурения скважин в рыхлых и неустойчивых породах.

Задача решается тем, что устройство для бурения скважин, включающее буровой инструмент, наружный диаметр которого равен заданному диаметру скважины, редуктор прямого вращения, закрепленный между буровым инструментом и электродвигателем, распорное приспособление, кабель и конусный уплотнитель, жестко связанный с буровым инструментом, согласно изобретению, оно снабжено редуктором обратного вращения, размещенным на другом конце электродвигателя, емкостью, заполненной полимеризующим тампонажным материалом, крыльчаткой, установленной перед емкостью, а буровой инструмент выполнен в виде спирали, причем распорное приспособление одето на емкость и устройство снабжено стальным тросом, соединенным одним концом с кабельным замком.

Устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 показана общая схема устройства при бурении горизонтальных скважин. На фиг.2 показана общая схема устройства при бурении вертикальных скважин.

Устройство для бурения скважин в рыхлых горных породах состоит из бурового инструмента, выполненного в виде стальной с прямоугольным сечением спирали 1, наружный диаметр которой равен заданному диаметру скважины. Спираль соединена с электродвигателем 2 с одной его стороны через конусный уплотнитель горной породы 3, редуктора прямого вращения 4. С другой стороны электродвигатель 2 соединен с емкостью 5, заполненной полимеризующимся тампонажным материалом через редуктор обратного вращения 6 и крыльчатку 7. Один конец грузонесущего кабеля 8 для питания электрической энергией электродвигателя 2 и конец троса 9 для транспортирования труб и магистральных сетей после завершения буровых работ, соединены с устройством посредством кабельного замка 10, а другой конец грузонесущего кабеля 8 соединен через токосъемник 11 с источником электрической энергии 12. Устройство снабжено также распорным приспособлением 13, одетым на емкость вблизи кабельного замка 10 и лебедкой 14, на барабан которой намотан грузонесущий кабель 8.

Устройство работает следующим образом. После сборки устройства и постановки его в скважину, подается электрическая энергия по жилам грузонесущего кабеля 8 к электродвигателю 2. Запускается электродвигатель 2, при этом буровой инструмент 1, вращаясь с малыми оборотами и большим крутящим моментом за счет большого передаточного числа редуктора прямого вращения 4, внедряется в рыхлую горную породу, не нарушая сцепления с основным монолитом горной породы, увлекает за собой все устройство. Реактивный же момент воспринимается крыльчаткой 7 и распорным устройством 13. При этом конусный уплотнитель 3 уплотняет рыхлую горную породу до заданного диаметра проектируемой скважины. Одновременно вращается и крыльчатка 7, оснащенная резиновыми лопастями, соединенная с валом редуктора обратного вращения 6, которая при вращении с малыми оборотами резиновыми лопастями наносит на стенки скважины прослойку полимеризующего тампонажного материала, подаваемого самотеком из емкости 5 через каналы крыльчатки 7, или отверстия в торцах емкости. В процессе бурения горизонтальной скважины вместе с устройством транспортируется стальной трос 9, который после завершения буровых работ используется для прокладки магистральных сетей в пробуренную скважину.

Таким образом, предложенное более простое конструктивное устройство обеспечивает бурение как горизонтальных, так и вертикальных скважин с одновременным креплением стенок в рыхлых слабосвязных и неустойчивых горных породах.

Формула изобретения

1. Устройство для бурения скважин, включающее буровой инструмент, наружный диаметр которого равен заданному диаметру скважины, редуктор прямого вращения, закрепленный между буровым инструментом и электродвигателем, распорное приспособление, кабель и конусный уплотнитель, жестко связанный с буровым инструментом, отличающееся тем, что оно снабжено редуктором обратного вращения, размещенным на другом конце электродвигателя, емкостью, заполненной полимеризующим тампонажным материалом, крыльчаткой, установленной перед емкостью, а буровой инструмент выполнен в виде спирали.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено стальным тросом, соединенным одним концом с кабельным замком.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2