Мобильная установка для бурения скважин (варианты)

Группа изобретений относится к буровой технике, в частности для бурения скважин вращательным способом. Мобильная установка содержит несущую вышку, состоящую из опорного и верхнего оснований и вертикальных направляющих и стойки, каретку, установленную на ползунах для перемещения по вертикальным направляющим, с установленным на ней буровым вращательным механизмом, состоящим из буровых штанг и бура, вертлюга с патрубком для подвода оборотной воды, и механизм подъема каретки. Вышка выполнена разборной, причем опорное и верхнее основания выполнены в виде правильных треугольников, а ось бурения задана проходящей через центр тяжести опорного основания и центр стороны верхнего основания. Буровой вращательный механизм соединен через редуктор с реверсивным электродвигателем, который подключен к источнику питания через электронный блок управления с преобразователем частоты. При использовании установки для сухого бурения используется вместо бурового вращательного механизма винтовой шнек. Обеспечивает бурения скважин в труднодоступных местах. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Мобильная установка для бурения скважин относится к буровой технике, в частности для бурения скважин вращательным способом как с промывкой, так и без промывки.

Известна 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. (см. патент US №6315059, 2001).

Недостатком известной портативной буровой установки является невысокая прочность, слабая пространственная жесткость несущих конструкций. Надежность установки снижается из-за высокорасположенного центра тяжести балласта.

В качестве ближайшего аналога принята 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. Каретка с закрепленными на ней электрическим двигателем и буровым вращательным механизмом скользяще перемещается на ползунах по направляющим вверх-вниз при помощи цепного привода. Вал бурового вращательного механизма соединен механической передачей с валом электрического двигателя. Буровой вращательный механизм оборудован средством подвода воды в канал буровой штанги (см. патент РФ на полезную модель №74949 по кл. МПК E21B 7/02, 2008).

Недостатком данной установки является сложность конструкции за счет использования установки как с прямой, так с обратной промывкой.

В качестве ближайшего аналога также принят вертлюг для буровой штанги, содержащий корпус с патрубком для подвода воды, крышку корпуса с отводящим патрубком, вал с каналами для подвода воды в буровые штанги, ствол и установленный между отводящим патрубком и стволом переходный блок, имеющий полый цилиндр с уплотнительными элементами с внешней стороны, полый цилиндр выполнен из двух концентрических жестко соединенных частей (см.патент РФ на полезную модель №29085 по кл. МКИ E21B 21/02, 2003).

Недостатком является сложность конструкции вертлюга за счет использования как с прямой, так с обратной промывкой.

В задачу настоящего изобретения ставится создание мобильной буровой недорогой установки, пригодной как для гидробурения, так и для сухого бурения скважин.

Поставленная задача решается тем, что мобильная установка для бурения скважин, содержащая несущую вышку, состоящую из опорного и верхнего оснований, вертикальных направляющих и стойки, каретки, установленной на ползунах для перемещения по вертикальным направляющим, с установленным на ней буровым вращательным механизмом, состоящим из буровых штанг, бура и вертлюга с патрубком для подвода оборотной воды, механизм подъема каретки. Вышка выполнена разборной, причем опорное и верхнее основания выполнены в виде правильных треугольников. Ось бурения задана проходящей через центр тяжести опорного основания и центр стороны верхнего основания. Буровой вращательный механизм соединен через редуктор с реверсивным электродвигателем, который подключен к источнику питания через электронный блок управления с преобразователем частоты. В качестве механизма подъема каретки использована тросовая лебедка, установленная на вертикальной стойке. Бур выполнен трехлопастным с заостренными внизу лопастями треугольной формы. Наконечники лопастей бура выполнены из твердосплавного материала.

Новым в предлагаемом решении является то, что вышка выполнена разборной, причем опорное и верхнее основания выполнены в виде правильных треугольников. Ось бурения задана проходящей через центр тяжести опорного основания и центр стороны верхнего основания. Буровой вращательный механизм соединен через редуктор с реверсивным электродвигателем, который подключен к источнику питания через электронный блок управления с преобразователем частоты. В качестве механизма подъема каретки использована тросовая лебедка, установленная на вертикальной стойке. Бур выполнен трехлопастным с заостренными внизу лопастями треугольной формы. Наконечники лопастей бура выполнены из твердосплавного материала.

Для выполнения поставленной задачи предложен специальной конструкции вертлюг, содержащий корпус с патрубком для подвода воды, вал с каналами для подвода воды в буровые штанги, уплотнительные кольца. Вал вертлюга для подвода воды установлен в подшипниковых опорах и выполнен с пересекающимися радиальным и осевым отверстиями.

Новым является специальная конструкция вертлюга с валом для подвода воды, установленным в подшипниковых опорах и выполненным с пересекающимися радиальным и осевым отверстиями.

Для использования установки для сухого бурения предложена мобильная установка для сухого бурения, содержащая несущую вышку, состоящую из опорного и верхнего оснований и вертикальных направляющих и стойки, каретку, установленную на ползунах для перемещения по вертикальным направляющим, винтовой шнек, механизм подъема каретки. Вышка выполнена разборной, причем опорное и верхнее основания выполнены в виде правильных треугольников. Ось бурения задана проходящей через центр тяжести опорного основания и центр стороны верхнего основания. Винтовой шнек соединен через редуктор с реверсивным электродвигателем, который подключен к источнику питания через электронный блок управления с преобразователем частоты. В качестве механизма подъема каретки использована тросовая лебедка, установленная на вертикальной стойке.

Новым в предлагаемом решении является то, вместо бурового вращательного механизма установлен винтовой шнек. Вышка выполнена разборной, причем опорное и верхнее основания выполнены в виде правильных треугольников. Ось бурения задана проходящей через центр тяжести опорного основания и центр стороны верхнего основания. Винтовой шнек соединен через редуктор с реверсивным электродвигателем, который подключен к источнику питания через электронный блок управления с преобразователем частоты. В качестве механизма подъема каретки использована тросовая лебедка, установленная на вертикальной стойке.

Предлагаемое техническое решение имеет существенное признаки, которые в совокупности влияют на достигнутый результат, а именно: возможность быстро разбирать и собирать установку дает возможность ее легко транспортировать и устанавливать в любом месте. Ось бурения задана проходящей через центр тяжести опорного основания, т.е. центр описанной окружности нижнего опорного основания и центр стороны верхнего основания. Выбранная форма оснований в виде правильных треугольников дает возможность распределить равномерную нагрузку на элементы вышки. Преобразователь частоты, установленный в электрическую схему питания установки, позволяет осуществлять реверсивность работы, которая необходима для монтажа и демонтажа буровых штанг, а также дает возможность работать от бытовой сети 220 В.

На фиг.1 показана общая схема мобильной установки для гидробурения, на фиг.2 - схема мобильной установки, вид А; на фиг.3 - схема мобильной установки, вид Б, на фиг.4 - схема мобильной установки для сухого бурения, на фиг.5 показан вертлюг, на фиг.6 - бур, на фиг.7 - бур, вид А, на фиг.8 - схема подвода воды в зону бурения.

Мобильная установка для бурения скважин состоит из несущей вышки 1, каретки 2 с установленным на ней буровым вращательным механизмом 3, состоящим из буровых штанг 4 и бура 5, вертлюга 6 с патрубком 7 для подвода оборотной воды, механизма 8 подъема каретки. Вышка 1 выполнена из опорного 9 и верхнего 10 оснований и вертикальных направляющих 11 и стойки. Каретка 2 установлена на ползунах 12 для перемещения по вертикальным направляющим 11. Вышка 1 выполнена разборной. Опорное 9 и верхнее 10 основания выполнены в виде правильных треугольников. Ось бурения задана проходящей через центр тяжести опорного основания 9 и центр стороны верхнего основания 10. Буровой вращательный механизм 3 соединен через редуктор 13 с реверсивным электродвигателем 14, который подключен к источнику питания через электронный блок управления 15 с преобразователем частоты.

В качестве механизма 8 подъема каретки использована тросовая лебедка, установленная на вертикальной стойке.

Бур 5 выполнен трехлопастным с заостренными внизу лопастями 17 треугольной формы. Наконечники лопастей 17 бура 5 выполнены из твердосплавного материала.

Вертлюг 6 выполнен из корпуса 18 с патрубком 19 для подвода воды и вала 20 с каналами для подвода воды в буровые штанги 4. Вал 20 для подвода воды установлен в подшипниковых опорах 21. Вал 20 выполнен с пересекающимися радиальным 22 и осевым 23 отверстиями с уплотнительными кольцами 24.

Для использования установки для сухого бурения, например для бурения под фундаментные основания, вместо бурового вращательного механизма 3 используется винтовой шнек 16. Винтовой шнек 16 соединен через редуктор 13 с реверсивным электродвигателем 14, который подключен к источнику питания через электронный блок управления 15 с преобразователем частоты. В качестве механизма 8 подъема каретки использована тросовая лебедка, установленная на вертикальной стойке.

На фиг.8 показана схема подвода воды в зону бурения 25, показан отстойник 26, резервуар 27, вертлюг 6, каналы 28, 29, насос или мотопомпа 30.

Работа мобильной установки заключается в следующем.

Принцип работы установки основан на гидробурении скважин оборотной водой.

Перед началом бурения выкапываются отстойник 26, резервуар 27 для последующего заполнения их водой. Устанавливается насос или мотопомпа 30 и подключается к установке. Вода подается в зону бурения через вращающиеся буровые штанги 4 и через отверстие в буре 5 и входит в контакт с почвой, вымывая ее и вытесняя на поверхность. Буровые штанги 4 наращиваются по мере заглубления. Скорость бурения колеблется от 1 м до 15 м в час и зависит от твердости почвы. При помощи насоса 30 или мотопомпы осуществляется подача воды из резервуара.

Бурение на небольшую глубину до 5 м для установки опор при строительстве, для фундаментов, монтажа и демонтажа линий электропередач, опор мостов и переходов осуществляется без промывки с применением винтовых шнеков 16.

Данная установка для бурения скважин легко монтируется и демонтируется, транспортируется. При использовании данной установки получается низкая себестоимость готовой скважины. При помощи описанной установки можно бурить скважины в труднодоступных местах.

1. Мобильная установка для бурения скважин, содержащая несущую вышку, состоящую из опорного и верхнего оснований и вертикальных направляющих и стойки, каретку, установленную на ползунах для перемещения по вертикальным направляющим, с установленным на ней буровым вращательным механизмом, состоящим из буровых штанг, бура и вертлюга с патрубком для подвода оборотной воды, механизм подъема каретки, отличающаяся тем, что вышка выполнена разборной, причем опорное и верхнее основания выполнены в виде правильных треугольников, а ось бурения задана проходящей через центр тяжести опорного основания и центр стороны верхнего основания, а буровой вращательный механизм соединен через редуктор с реверсивным электродвигателем, который подключен к источнику питания через электронный блок управления с преобразователем частоты.

2. Мобильная установка для бурения скважин по п.1, отличающаяся тем, что в качестве механизма подъема каретки использована тросовая лебедка, установленная на вертикальной стойке.

3. Мобильная установка для бурения скважин по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что бур выполнен трехлопастным с заостренными внизу лопастями треугольной формы.

4. Мобильная установка для бурения скважин по пп.1-3, отличающаяся тем, что наконечники лопастей бура выполнены из твердосплавного материала.

5. Мобильная установка для сухого бурения, содержащая несущую вышку, состоящую из опорного и верхнего оснований и вертикальных направляющих и стойки, каретку, установленную на ползунах для перемещения по вертикальным направляющим, механизмом подъема каретки, отличающаяся тем, что дополнена винтовым шнеком, вышка выполнена разборной, причем опорное и верхнее основания выполнены в виде правильных треугольников, а ось бурения задана проходящей через центр тяжести опорного основания и центр стороны верхнего основания, кроме того, винтовой шнек соединен через редуктор с реверсивным электродвигателем, который подключен к источнику питания через электронный блок управления с преобразователем частоты.

6. Мобильная установка для бурения скважин по п.5, отличающаяся тем, что в качестве механизма подъема каретки использована тросовая лебедка, установленная на вертикальной стойке.