EA033958B1 - Drilling machine with laser control of pilot drilling - Google Patents
Drilling machine with laser control of pilot drilling Download PDFInfo
- Publication number
- EA033958B1 EA033958B1 EA201700317A EA201700317A EA033958B1 EA 033958 B1 EA033958 B1 EA 033958B1 EA 201700317 A EA201700317 A EA 201700317A EA 201700317 A EA201700317 A EA 201700317A EA 033958 B1 EA033958 B1 EA 033958B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- drilling
- drilling machine
- pilot
- laser
- machine according
- Prior art date
Links
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области бестраншейной укладки и/или замены подземных трубопроводов с использованием буровых машин и предназначено для управления в реальном режиме времени направлением перемещения прокольной головки пилотного бура при проходе скважин и обеспечения правильного азимута бурения.The invention relates to the field of trenchless laying and / or replacement of underground pipelines using drilling machines, and is intended to control in real time the direction of movement of the piercing head of the pilot drill during the passage of wells and ensure the correct azimuth of drilling.
Известно устройство для наблюдения стенок буровой скважины [1]. Устройство содержит источник света, телевизионную камеру, спускаемую в скважину на кабеле, приемник телевизионного изображения и систему ориентации изображения стенок скважины относительно сторон света. Система ориентации изображения стенок скважины относительно сторон света выполнена в виде полого конуса из полупрозрачного материала. В вершине конуса размещена телевизионная камера с углом обзора, захватывающим его нижнюю часть, и лазерный излучатель, установленный на устье скважины с возможностью перемещения лазерного луча в плоскости, проходящей через центр основания конуса. Направление перемещения луча лазера ориентировано относительно сторон света. Перемещение лазерного излучателя осуществляется посредством привода, при этом луч лазера перемещают на угол α в плоскости, проходящей через центр основания конуса, а угол обзора β TV-камеры обеспечивает наблюдение стенок скважины и нижней части конуса.A device for observing the walls of a borehole is known [1]. The device comprises a light source, a television camera, lowered into the well on a cable, a television image receiver and a system for orienting the image of the walls of the well relative to the cardinal points. The orientation system of the image of the borehole walls relative to the cardinal points is made in the form of a hollow cone of translucent material. At the top of the cone there is a television camera with a viewing angle capturing its lower part, and a laser emitter mounted on the wellhead with the possibility of moving the laser beam in a plane passing through the center of the base of the cone. The direction of movement of the laser beam is oriented relative to the cardinal points. The laser emitter is moved by means of a drive, while the laser beam is moved at an angle α in the plane passing through the center of the base of the cone, and the viewing angle β of the TV camera provides observation of the borehole walls and the lower part of the cone.
Недостатком известного аналога является сложность применения для управления в реальном режиме времени направлением перемещения прокольной головки пилотного бура в процессе бурения скважин.A disadvantage of the known analogue is the complexity of the application for real-time control of the direction of movement of the piercing head of the pilot drill in the process of drilling wells.
Предложено устройство для записи параметров перемещения бурового долота буровой машины при бурении скважин в реальном режиме времени с использованием лазера [2]. Устройство содержит сверлильный кондуктор, на одном конце которого установлен по центру кронштейн, а другой передний конец размещен в зажиме бурильного приспособления. Фиксатор бурового долота и вспомогательные устройства питания размещены на сверлильном кондукторе. Лазерный датчик для контроля смещения расположен на верхней части переднего конца сверлильного кондуктора. Стандартная мишень расположена на одной прямой с лазерным измерительным преобразователем перемещения, а буровая штанга установлена на задней части агрегатной головки вспомогательного устройства. Лазерный датчик проводным соединением связан с устройством обработки данных. При бурении расстояние между лазерным измерительным преобразователем перемещения и буровым долотом уменьшается и таким образом генерируются значения, которые отображают смещение бурового долота, полученные данные о смещении по кабелю передают на терминал для обработки и анализа.A device is proposed for recording the parameters of the movement of the drill bit of a drilling machine when drilling wells in real time using a laser [2]. The device comprises a drill jig, at one end of which a bracket is installed in the center, and the other front end is placed in the clamp of the drilling device. The drill bit retainer and auxiliary power devices are located on the drill jig. A laser sensor for displacement control is located on the upper part of the front end of the drill jig. The standard target is located on one straight line with a laser displacement transducer, and the drill rod is mounted on the rear of the auxiliary head of the auxiliary device. The laser sensor is wired to a data processing device. When drilling, the distance between the laser displacement transducer and the drill bit is reduced and thus values are generated that display the offset of the drill bit, the received offset data is transmitted via cable to the terminal for processing and analysis.
Недостатком устройства является сложность адаптации его конструкции для использования при бурении скважин при бестраншейной укладке или замене подземных трубопроводов, так как буровые машины этого класса не приспособлены для бурения вертикальных скважин.The disadvantage of this device is the difficulty of adapting its design for use in drilling wells during trenchless laying or replacing underground pipelines, since drilling machines of this class are not suitable for drilling vertical wells.
Известна также система для автоматического мониторинга бурения [3]. Система включает основание для буровой машины, подающий механизм, патрон с зажимом для буровой штанги и микрокомпьютер для мониторинга с процессором для обработки сигналов, инклинометр и лазерный датчик, смонтированный на боковой поверхности и задней стенке буровой машины. Система снабжена также устройством со схемой прерывания для управления лазерным датчиком и платой с лазерным отражателем, который закреплен на боковой поверхности подвижной платформы в головной части буровой машины с возможностью перемещения вперед-назад вместе с буром буровой машины.Also known is a system for automatic monitoring of drilling [3]. The system includes a base for a drilling machine, a feed mechanism, a chuck with a clip for a drill rod and a microcomputer for monitoring with a processor for processing signals, an inclinometer and a laser sensor mounted on the side surface and rear wall of the drilling machine. The system is also equipped with a device with an interrupt circuit for controlling a laser sensor and a board with a laser reflector, which is mounted on the side surface of the moving platform in the head of the drilling machine with the possibility of moving back and forth together with the drill of the drilling machine.
Инклинометр установлен параллельно буровой штанге, зажим, патрон и фидер соединены с устройством со схемой прерывания цепи соответственно через гидравлический трубопровод гидроцилиндра, трубопровод зажимного патрона и гидравлический провод питателя, а контур устройства со схемой прерывания соединен с лазерным датчиком.The inclinometer is installed parallel to the drill rod, the clamp, cartridge and feeder are connected to the device with a circuit interruption circuit, respectively, through the hydraulic pipe of the hydraulic cylinder, the clamping chuck pipe and the hydraulic wire of the feeder, and the circuit of the device with the interrupt circuit is connected to the laser sensor.
Недостатком известных аналогов является сложность адаптации для управления в реальном режиме времени направлением перемещения прокольной головки пилотного бура в процессе бурения скважин при бестраншейной укладке или замене подземных трубопроводов, так как буровые машины этого класса не приспособлены для бурения вертикальных скважин.A disadvantage of the known analogues is the difficulty of adapting to control in real time the direction of movement of the puncture head of the pilot drill during drilling while trenchless laying or replacing underground pipelines, since drilling machines of this class are not suitable for drilling vertical wells.
Наиболее близко к предлагаемому изобретению устройство выверки, предназначенное для использования с буровой установкой, выбранное в качестве прототипа [4]. Устройство содержит силовую установку, установленную на направляющем несущем средстве, буровую штангу с прокольной головкой, которые соединены между собой крепежным средством, и лазер с устройством выверки, считыватель и/или повторитель направления и считыватель отклонения (уклономер). Устройство снабжено удлиненной буровой штангой и содержит по меньшей мере одно лазерное излучающее устройство, которое выполнено с возможностью перемещения только в одной плоскости, а крепежные средства обеспечивают крепления блока прокольной головки к буровой установке. Устройство для лазерной выверки выполнено с возможностью его использования для выверки, по меньшей мере, азимута буровой штанги относительно маркшейдерских знаков. Лазерное излучающее устройство может предоставлять собой поворотный или неподвижный лазер, выполненный с возможностью излучения лазерного луча. Устройство для лазерной выверки выверяет угол наклона и отклонение буровой штанги в горизонтальной плоскости, т.е. уклон и азимут буровой штанги, для чего снабжено цифровым уклономером, который прикреплен к ла- 1 033958 зерному блоку и обеспечивает точный угол возвышения или уклон буровой установки. После прикрепления уклономера к лазерному блоку его также можно удалить до приведения в действие буровой установки. В дополнение или в качестве альтернативного варианта могут быть использованы направляющие устройства после выполнения выверки лазерным устройством. Буровая установка обычно содержит пару параллельных стальных подающих рельсов и тележку, которая обычно совершает перемещение по этим рельсам. Устройство для лазерной выверки обычно прикреплено к подающим рельсам, однако оно может быть выполнено прикрепленным к любой из частей буровой установки преимущественно с помощью магнитного крепления. На практике предусмотрено, что в большинстве случаев лазерный блок прикреплен к одному направляющему несущему средству - подающим рамам буровой установки, при этом подающие рамы выполнены из стали.Closest to the proposed invention, a reconciliation device intended for use with a drilling rig, selected as a prototype [4]. The device comprises a power unit mounted on a guiding carrier, a drill rod with a puncture head, which are interconnected by a fastening means, and a laser with a alignment device, a reader and / or a follower and a deviation reader (inclinometer). The device is equipped with an elongated drill rod and contains at least one laser emitting device, which is arranged to move only in one plane, and the fastening means provide for fastening the puncture head unit to the drilling rig. The device for laser alignment made with the possibility of its use for alignment of at least the azimuth of the drill rod relative to the surveying signs. The laser emitting device may be a rotary or stationary laser configured to emit a laser beam. The device for laser alignment verifies the angle of inclination and deviation of the drill rod in a horizontal plane, i.e. the slope and azimuth of the drill rod, for which it is equipped with a digital inclinometer, which is attached to the laser unit and ensures an accurate elevation angle or inclination of the drilling rig. After attaching the inclinometer to the laser unit, it can also be removed before the rig is activated. In addition or as an alternative, guiding devices can be used after alignment with the laser device. A drilling rig typically comprises a pair of parallel steel feed rails and a trolley that typically travels along these rails. The laser alignment device is usually attached to the feed rails, however, it can be made attached to any part of the rig mainly using magnetic mounting. In practice, it is envisaged that in most cases the laser unit is attached to one guide carrier - the feed frames of the rig, while the feed frames are made of steel.
Недостатком известного устройства является узкая сфера применения, поскольку оно не адаптировано для бурения скважин при бестраншейной укладке или замене подземных трубопроводов. Недостатком также является низкая помехозащищенность от внешних воздействий в процессе работы как самого лазерного блока излучающего устройства, так и средств контроля - считывателя отклонения (цифрового уклономера), считывателя и/или повторителя направления.A disadvantage of the known device is a narrow scope, since it is not adapted for drilling wells during trenchless laying or replacement of underground pipelines. The disadvantage is also the low noise immunity from external influences during operation of both the laser unit of the emitting device and the monitoring means — a deviation reader (digital inclinometer), a reader and / or a direction repeater.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и повышение точности прохода скважин при бестраншейной прокладке подземных трубопроводов. Задачей является также прокладка труб с использованием метода шнекового бурения.The objective of the invention is to remedy these disadvantages and improve the accuracy of the passage of wells during trenchless laying of underground pipelines. The task is also to lay pipes using the auger drilling method.
Техническим результатом изобретения является возможность производства работ по прокладке криволинейных скважин и протяжки труб самотечной канализации обратным ходом после пилотбурения и контроль процесса бурения с выводом данных о длине скважины в реальном режиме времени. Техническим результатом является повышение точности работ за счет возможности удержания на проектной отметке в плане и в профиле пилотного бура на входе укладываемой трубы в пробуренную скважину и корректировки его движения в скважине.The technical result of the invention is the ability to perform work on laying curved wells and pulling gravity drain pipes backwards after pilot drilling and monitoring the drilling process with the output of data on the length of the well in real time. The technical result is to increase the accuracy of the work due to the possibility of keeping it at the design level in the plan and in the profile of the pilot drill at the inlet of the pipe being laid into the drilled well and adjusting its movement in the well.
Технический результат достигается тем, что представлена машина буровая с лазерным контролем пилотного бурения, включающая силовую установку, установленную на направляющем несущем средстве, буровую штангу с прокольной головкой, которые соединены между собой крепежным средством, и лазерное излучающее устройство с устройством выверки, согласно изобретению силовая установка содержит гидравлическое силовое устройство, которое кинематически связано с буровой штангой, при этом крепежное средство для соединения силовой установки, буровой штанги и прокольной головки выполнено резьбовым, а буровая штанга содержит цилиндрическую сквозную полость для прохождения лазерного луча и может соединяться через упор с управляемым или неуправляемым расширителем скважины, при этом в прокольной головке пилотного бура неподвижно закреплен автономный модуль датчика захвата; направляющее несущее средство выполнено в виде направляющей рамы с передним и задним упорами, на которой смонтированы кинематически связанные между собой гидроцилиндры, каретка, стопоры, пульт управления и панель оператора, которая представляет собой ЭВМ; лазерное излучающее устройство размещено в автономном герметичном узле и включает лазер с интегральными приемниками, функционально связанными с панелью оператора, выполненную с возможностью отображения в реальном режиме времени информации о проектной оси и прокольной головке пилотного бура, положение которых в пространстве задано лазерным излучающим устройством.The technical result is achieved by the fact that a drilling machine with laser control of pilot drilling is presented, including a power unit mounted on a guide carrier, a drill rod with a puncture head, which are connected to each other by a fastening means, and a laser emitting device with a alignment device, according to the invention, the power unit contains a hydraulic power device, which is kinematically connected with the drill rod, while the mounting means for connecting the power plant, drilling the rod and the puncture head are threaded, and the drill rod contains a cylindrical through cavity for the passage of the laser beam and can be connected through a stop to a controlled or uncontrolled borehole expander, while an autonomous capture sensor module is fixedly fixed in the puncture head of the pilot drill; guide carrier means is made in the form of a guide frame with front and rear stops, on which kinematically connected hydraulic cylinders, carriage, stoppers, control panel and operator panel, which is a computer, are mounted; The laser emitting device is located in an autonomous sealed unit and includes a laser with integrated receivers functionally connected to the operator panel, which is configured to display real-time information about the project axis and the puncture head of the pilot drill, the position of which in space is specified by the laser emitting device.
Силовая установка размещена в монтажном боксе с возможностью ее защиты от внешних воздействий, а ЭВМ представляет собой персональный компьютер, или планшет, или ноутбук, выполненные в защищенном корпусе.The power plant is located in the mounting box with the ability to protect it from external influences, and the computer is a personal computer, or tablet, or laptop, made in a protected case.
Монтажный бокс снабжен съемным полом и выполнен с возможностью наращиваться по высоте путем установки подъемных боксов, при этом силовая установка посредством регулируемых упоров и растяжек прикреплена к полу.The mounting box is equipped with a removable floor and is configured to increase in height by installing lifting boxes, while the power unit is attached to the floor by means of adjustable stops and braces.
Силовая установка снабжена шпинделем с возможностью установки адаптера для замены трубчатых буровых штанг на цельные металлические буровые штанги.The power plant is equipped with a spindle with the ability to install an adapter for replacing tubular drill rods with solid metal drill rods.
Шпиндель выполнен с возможностью установки адаптера для монтажа шнеков с фрезой.The spindle is made with the possibility of installing an adapter for mounting screws with a mill.
Шнеки соединены с захватом через обсадную трубу, которая снабжена фиксирующими упорами для установки в пробуренной скважине с возможностью протяжки обратным ходом новых труб.The augers are connected to the gripper through a casing pipe, which is equipped with fixing stops for installation in a drilled well with the possibility of pulling back new pipes.
Буровая штанга содержит лыски для накидного ключа и установки подвижной втулки, а также снабжена роликовым измерителем расстояния длины бурения с возможностью вывода данных о длине выполненного прокола в режиме реального времени на панель оператора.The drill rod contains flats for a spanner and installation of a movable sleeve, and is also equipped with a roller meter for measuring the length of the drilling with the ability to display data on the length of the puncture performed in real time on the operator panel.
Неуправляемый расширитель скважины выполнен односторонним многоступенчатым и жестко скреплен с буровой штангой посредством упора с возможностью протяжки трубы обратным ходом после пилотбурения.The uncontrolled borehole expander is single-sided multi-stage and rigidly fastened to the drill rod by means of an abutment with the possibility of pulling the pipe backwards after pilot drilling.
Управляемый расширитель скважины снабжен выдвигаемыми крыльями и выполнен ступенчатым с возможностью лазерного контроля и корректировки его положения в плане и профиле при движении в грунте.The controllable well expander is equipped with extendable wings and is made stepwise with the possibility of laser monitoring and adjusting its position in plan and profile when moving in the ground.
Направляющая рама содержит направляющие элементы и окна, согласованные по размеру со стопорами и по шагу с силовыми гидроцилиндрами силовой установки для пошагового перемещения поThe guide frame contains guiding elements and windows, matched in size with the stoppers and step by step with the power cylinders of the power plant for step-by-step movement along
- 2 033958 направляющей раме каретки и стопоров.- 2 033958 guide frame of the carriage and stoppers.
Машина буровая включает механический пригруз, который выполнен с возможностью установки в приемном котловане и функционально связан с укладываемой трубой для удержания ее на проектной отметке в плане и профиле на входе в пробуренную скважину.The drilling machine includes a mechanical load, which is configured to be installed in the receiving pit and is functionally connected to the stacked pipe to keep it at the design level in the plan and profile at the entrance to the drilled well.
Лазерное излучающее устройство установлено между задней парой упоров направляющей рамы силовой установки с возможностью направления луча лазера по центральной оси цилиндрической сквозной полости буровой штанги посредствам устройства выверки.A laser emitting device is installed between the rear pair of stops of the guide frame of the power plant with the possibility of directing the laser beam along the central axis of the cylindrical through cavity of the drill rod through the alignment device.
Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 представлен общий вид размещения машины буровой в монтажном боксе, на фиг. 2 - принципиальная схема буровой машины с лазерным контролем пилотного бурения, на фиг. 3 - вид компоновки буровой машины в плане, на фиг. 4 - вид ключа накидного, на фиг. 5 - схема установки одностороннего многоступенчатого неуправляемого расширителя, на фиг. 6 - схема установки ступенчатого управляемого расширителя, на фиг. 7 - вид ступенчатого расширителя со звеном управления, на фиг. 8 - схема установки механического пригруза, на фиг. 9 - схема установки адаптера, на фиг. 10 - общий вид лазерного излучающего устройства, на фиг. 11 - схема затяжки трубы после пилотного прокола, на фиг. 12 - схема установки адаптера со шнеками и фрезой, на фиг. 13 - схема затяжки новой трубы обратным ходом посредством шнеков с захватом, на фиг. 14 - вид трубчатой буровой штанги.In FIG. 1 shows a general view of the placement of a drilling machine in a mounting box; FIG. 2 is a schematic diagram of a laser drilling pilot drilling machine; FIG. 3 is a plan view of the layout of a drilling machine; FIG. 4 is a view of a ring wrench, in FIG. 5 is a diagram of an installation of a one-sided multi-stage uncontrolled expander; FIG. 6 is a installation diagram of a stepped controlled expander; FIG. 7 is a view of a step expander with a control link; FIG. 8 is a diagram of a mechanical load installation; FIG. 9 is a diagram of an adapter installation; FIG. 10 is a perspective view of a laser emitting device; FIG. 11 is a diagram of a pipe tightening after a pilot puncture; FIG. 12 is an installation diagram of an adapter with screws and a mill, FIG. 13 is a diagram of the tightening of a new pipe in reverse by means of augers with a grip, in FIG. 14 is a view of a tubular drill rod.
Машина буровая содержит силовую установку 1, смонтированную в монтажном боксе 2 на регулируемых передних и задних упорах 9, силовое устройство 10, направляющее несущее средство - направляющую раму 22 с кареткой 23, буровую штангу 3 с цилиндрической сквозной полостью 31 и прокольной головкой 4, соединенные между собой резьбовым крепежным средством (на чертеже не показано), при этом буровая штанга 3 выполнена с лыской 21 для накидного ключа 19 и установки подвижной втулки 20, которая также снабжена роликовым измерителем 13 расстояния длины бурения; лазерное излучающее устройство 5 с устройством выверки 27, установленное между задней парой управляемых упоров 9 направляющей рамы 22; направляющая рама 22 содержит направляющие элементы 38 и окна 39, согласованные по размеру со стопорами 24 и по шагу с силовыми гидроцилиндрами 25 силовой установки 1 для пошагового перемещения каретки 23 и стопоров 24; буровая штанга 3, которая через упор 29 соединена с управляемым 16 или неуправляемым 11 расширителем скважины, причем управляемый расширитель 16 выполнен ступенчатым и снабжен выдвигаемыми крыльями 17 для корректировки его положения в плане и профиле при движении в грунте; автономный модуль датчика захвата 6, смонтированный в прокольной головке 4 пилотного бура; кинематически связанные между собой гидроцилиндры 25 силового устройства 10, каретку 23, стопоры 24, пульт управления 8 и панель оператора 7; лазерное излучающее устройство 5 в автономном герметичном узле 32 с лазером 33 и интегральными приемниками 34; панель оператора 7 в виде ЭВМ (персональный компьютер, или планшет, или ноутбук) размещена в защищенном корпусе 37; монтажный бокс 2 с подъемными боксами 46, съемным полом 18 и растяжками 40 для крепления силовой установки 1; адаптер 14 для монтажа шнеков 42, снабженных захватом 45 и фрезой 43, установленный на шпинделе 26 при замене трубчатых буровых штанг 3 на цельные металлические буровые штанги 15; обсадную трубу 44 с фиксирующими упорами 47 для установки в пробуренной скважине с возможностью протяжки обратным ходом новых труб 30 из приемного котлована.The drilling machine includes a power unit 1 mounted in an mounting box 2 on adjustable front and rear stops 9, a power device 10, a guiding carrier means a guiding frame 22 with a carriage 23, a drill rod 3 with a cylindrical through cavity 31 and a puncture head 4 connected between a threaded fastening means (not shown in the drawing), while the drill rod 3 is made with a flat 21 for a spanner wrench 19 and install a movable sleeve 20, which is also equipped with a roller meter 13 of the length of the drilling; a laser emitting device 5 with a alignment device 27, mounted between the rear pair of controlled stops 9 of the guide frame 22; the guide frame 22 contains guide elements 38 and windows 39, matched in size with the stoppers 24 and stepwise with the power cylinders 25 of the power plant 1 for stepwise movement of the carriage 23 and the stoppers 24; a drill rod 3, which is connected through an abutment 29 to a controllable 16 or uncontrolled 11 well reamer, the controllable reamer 16 is made stepwise and provided with extendable wings 17 to adjust its position in plan and profile when moving in the ground; autonomous capture sensor module 6 mounted in the puncture head 4 of the pilot drill; kinematically connected hydraulic cylinders 25 of the power device 10, the carriage 23, the stoppers 24, the control panel 8 and the operator panel 7; a laser emitting device 5 in an autonomous sealed unit 32 with a laser 33 and integrated receivers 34; the operator panel 7 in the form of a computer (personal computer, or tablet, or laptop) is placed in a protected case 37; mounting box 2 with lifting boxes 46, removable floor 18 and extensions 40 for mounting the power plant 1; an adapter 14 for mounting screws 42 equipped with a jaw 45 and a milling cutter 43 mounted on the spindle 26 when replacing the tubular drill rods 3 with solid metal drill rods 15; casing 44 with fixing stops 47 for installation in a drilled well with the possibility of pulling backward new pipes 30 from the receiving pit.
Машина буровая с лазерным контролем пилотного бурения работает следующим образом.Drilling machine with laser control pilot drilling works as follows.
Предварительно производят сборку монтажного бокса 2 со съемным полом 18 на поверхности, а затем его опускают в стартовый котлован (см. фиг. 11). В зависимости от глубины котлована производят наращивание опалубки по высоте при помощи подъемных боксов 46, которые устанавливаются на монтажный бокс 2.The assembly box 2 is pre-assembled with a removable floor 18 on the surface, and then it is lowered into the starting pit (see Fig. 11). Depending on the depth of the pit, the formwork is heightened using the lifting boxes 46, which are installed on the mounting box 2.
Лазерное излучающее устройство 5, включающее лазер 33, интегральные приемники 34, смонтированные в автономном герметичном узле 32, с устройством выверки 27 (фиг. 10) устанавливают на подготовленное основание в стартовом котловане (фиг. 11). Место под установку излучающего устройства 5 с лазером 33 тщательно уплотняют или бетонируют, чтобы защитить его от вибраций и предотвратить отклонение от проектной оси 35 направления прокола скважины. Затем при помощи регулировок на устройстве выверки 27 производят точную настройку лазера 33 и задают лазерным лучом 36 необходимую проектную ось 35 скважины для прокладки трубы 30.A laser emitting device 5, including a laser 33, integrated receivers 34 mounted in an autonomous sealed unit 32, with a alignment device 27 (Fig. 10) are installed on the prepared base in the starting pit (Fig. 11). The installation site of the emitting device 5 with the laser 33 is carefully compacted or concreted to protect it from vibrations and prevent deviation from the project axis 35 of the direction of the well puncture. Then, using the adjustments on the alignment device 27, the laser 33 is precisely tuned and the necessary design axis 35 of the well is set with the laser beam 36 for laying the pipe 30.
Силовую установку 1 для защиты от внешних воздействий опускают и размещают в монтажном боксе 2, где ее раскрепляют посредством регулируемых упоров 9 и растяжек 40 по оси направления прокола в плане и профиле. Автономный модуль датчика 6 закрепляют неподвижно в прокольной головке 4, а посредством шпинделя 26, подвижной втулки 20 и накидного ключа 19, выполненного под лыски 21 на буровых штангах 3 или цельных металлических 15 штангах, производят скручивание между собой и с прокольной головкой 4. На буровую штангу 3 также устанавливают роликовый измеритель 13 расстоя- 3 033958 ния длины бурения для вывода данных о длине выполненного прокола в режиме реального времени на панель оператора 7 (фиг. 9). В процессе работы буровой машины на панели оператора 7 - ЭВМ в виде персонального компьютера, или планшета, или ноутбука, размещенные в защищенном корпусе 37, отображается в реальном режиме времени информация о местоположении прокольной головки 4 пилотного бура относительно проектной оси 35, которую задают лазерным лучом 36.The power plant 1 for protection against external influences is lowered and placed in the mounting box 2, where it is unfastened by means of adjustable stops 9 and extensions 40 along the axis of the puncture direction in plan and profile. The stand-alone sensor module 6 is fixed motionless in the puncture head 4, and by means of the spindle 26, the movable sleeve 20 and the spanner 19, made under the flats 21 on the drill rods 3 or solid metal 15 rods, twist together and with the puncture head 4. On the drill the rod 3 is also equipped with a roller meter 13 for drilling length distance 3 0 to output data on the length of the completed puncture in real time to the operator panel 7 (Fig. 9). In the process of operation of the drilling machine on the operator panel 7, a computer in the form of a personal computer, or tablet, or laptop, located in the protected case 37, real-time information is displayed on the location of the puncture head 4 of the pilot drill relative to the project axis 35, which is set by a laser beam 36.
После подготовки к работе буровой установки производят бурение скважины. Для этого вдавливают в грунт с одновременным вращением буровой штанги 3 с прокольной головкой 4 посредствам шпинделя 26 каретки 23, которая кинематически связана с гидравлическим силовым устройством 10. Перемещение каретки 23 осуществляют пошагово при помощи силовых гидроцилиндров 25 за счет того, что гидравлическое силовое устройство 10 замкнуто в окнах 39 направляющих элементов 38 на направляющей раме 22 посредством стопоров 24. Измерения расстояния длины бурения 3 производят роликовым измерителем 13 длины бурения, закрепленном на плеть буровых штанг 3, при этом на панель оператора 7 в режиме реального времени выводятся данные о длине выполняемого прокола. Управление пилотным бурением осуществляют путем поддержания соосного с лазерным лучом 36 направления прокола. При пилотном проколе осуществляют постоянное отслеживание на панели оператора 7 фактического положения прокольной головки 4 относительно проектной оси 35 посредством получения сигнала от автономного модуля датчика 6 и при необходимости осуществлять корректировку курса пилотного бура, манипулируя вращением и поступательным движением штанг 3.After preparing for the operation of the drilling rig, a well is drilled. To do this, they press into the soil while rotating the drill rod 3 with the puncture head 4 through the spindle 26 of the carriage 23, which is kinematically connected with the hydraulic power device 10. The movement of the carriage 23 is carried out step by step using the power hydraulic cylinders 25 due to the fact that the hydraulic power device 10 is closed in the windows 39 of the guide elements 38 on the guide frame 22 by means of stoppers 24. Measurement of the distance of the length of the drilling 3 is carried out by a roller meter 13 of the length of the drilling, mounted on the lash of drilling rods 3, while the operator panel 7 in real time displays data on the length of the puncture. Pilot drilling is controlled by maintaining a puncture direction coaxial with the laser beam 36. During the pilot puncture, the actual position of the puncture head 4 relative to the project axis 35 is continuously monitored on the operator panel 7 by receiving a signal from the autonomous sensor module 6 and, if necessary, adjusting the pilot drill head rate by manipulating the rotation and translational movement of the rods 3.
После завершения пилотного прокола в приемном котловане (фиг. 8) на место демонтированной прокольной головки 4 устанавливают неуправляемый 11 (фиг. 5) или управляемый расширитель 16 (фиг. 1, 7), которые соединяют с буровыми штангами 3 с использованием упора 29. При монтаже управляемого расширителя 16 в упор 29 неподвижно закрепляется автономный модуль датчика 6. Укладываемая труба 30 закрепляется в расширителе винтами и фиксируется соосно проектной оси 35 прокола механическим пригрузом 12 (фиг. 8). Пригруз 12 размещают в приемном котловане таким образом, чтобы функционально обеспечить установку и удержание на проектной отметке в плане и профиле укладываемой трубы 30 на входе в пробуренную скважину. Управляемый расширитель 16 при затяжке новой трубы обратным ходом позволяет производить корректировку в плане и профиле укладываемой трубы 30 в грунте относительно проектной оси 35 посредством выдвигаемых крыльев 17.After the completion of the pilot puncture in the receiving pit (Fig. 8), an uncontrolled 11 (Fig. 5) or controlled expander 16 (Fig. 1, 7) is installed in place of the dismantled puncture head 4, which are connected to the drill rods 3 using the stop 29. When the installation of the controlled expander 16 in an emphasis 29 motionlessly secures the autonomous sensor module 6. The stacked pipe 30 is fixed in the expander with screws and fixed coaxially to the projected axis of puncture 35 by a mechanical load 12 (Fig. 8). The load 12 is placed in the receiving pit in such a way as to functionally ensure installation and retention at the design level in the plan and profile of the pipe 30 to be laid at the entrance to the drilled well. A controlled expander 16 when tightening a new pipe in reverse allows adjustments in the plan and profile of the pipe 30 to be laid in the ground relative to the design axis 35 by means of extendable wings 17.
Буровая машина позволяет производить прокладку трубы после пилотного прокола путем бурения скважины фрезой 43 и одновременным продавливанием обсадных труб 44 и транспортировкой грунта шнеками 42 (фиг. 12, 13). При этом способе на шпиндель 26 силовой установки 1 устанавливается адаптер 41 для монтажа шнеков 42 с фрезой 43. Фреза 43 соединяет проложенные по оси бурения буровые штанги 3 и обсадную трубу 44, внутри которой расположены шнеки 42. Оператор вдавливает трубы 44 по направлению, заданному буровыми штангами 3, а грунт размельчается фрезой 43 и транспортируется шнеками 42 в стартовый котлован, при этом буровые штанги 3 удерживают трубы 44 от смещения с оси бурения и постепенно выдавливаются по мере увеличения длины обсадной трубы 44, а затем демонтируются из приёмного котлована. По завершению бурения фреза 43 демонтируется и на шнеки 42 устанавливается захват 45 с закрепленной новой трубой 30. Новая труба 30 укладывается внутри обсадной трубы 44 по мере извлечения шнеков 42 в стартовый котлован. Обсадная труба 44 при извлечении шнеков 42 удерживается фиксирующими упорами 47 в силовой установке 1. После завершения укладки новой трубы 30 обсадная труба 44 извлекается из скважины в стартовый котлован. Возможен вариант затяжки новой трубы 30 с захватом 45 в пробуренную скважину, когда шнеки 42 извлекаются и демонтируются в стартовом котловане совместно с обсадными трубами 44.The drilling machine allows the pipe to be laid after a pilot puncture by drilling a well with a cutter 43 and simultaneously forcing the casing 44 and transporting the soil with screws 42 (Figs. 12, 13). In this method, an adapter 41 is installed on the spindle 26 of the power unit 1 for mounting the screws 42 with the cutter 43. The cutter 43 connects the drill rods 3 laid along the drilling axis and the casing 44, inside which the screws 42 are located. The operator presses the pipes 44 in the direction specified by the drill rods 3, and the soil is crushed by a mill 43 and transported by screws 42 to the starting pit, while the drill rods 3 hold the pipes 44 from displacement from the drilling axis and gradually extrude as the length of the casing 44 increases, and then they are dismantled of the receiving pit. Upon completion of drilling, the cutter 43 is dismantled and a grip 45 is installed on the screws 42 with a fixed new pipe 30. A new pipe 30 is laid inside the casing 44 as the screws 42 are removed into the starting pit. When removing the screws 42, the casing 44 is held by the locking stops 47 in the power plant 1. After the installation of the new pipe 30 is completed, the casing 44 is removed from the well into the starting pit. It is possible to tighten a new pipe 30 with a grip 45 into the drilled well when the screws 42 are removed and dismantled in the starting pit together with the casing 44.
Буровая машина выполняет также криволинейные проколы с радиолокационной навигацией, при этом на шпиндель 26 адаптера 14 устанавливают дополнительное специальное средство для контроля движения прокольной головки 4 пилотного бура (на чертеже не показано), а трубчатые буровые штанги 3 заменяют на цельнометаллические штанги 15. Замена штанг на цельнометаллические 15 также позволяет выполнять замену старых трубопроводов методом разрушения с одновременным затягиванием новой трубы 30.The drilling machine also performs curvilinear punctures with radar navigation, while an additional special tool is installed on the spindle 26 of adapter 14 to control the movement of the puncture head 4 of the pilot drill (not shown in the drawing), and the tubular drill rods 3 are replaced with all-metal rods 15. Replacing the rods with all-metal 15 also allows the replacement of old pipelines by the method of destruction with the simultaneous tightening of a new pipe 30.
Преимуществом данной буровой машины перед аналогами и прототипом является то, что установка буровой машины в бокс 2 опалубки, позволяет уменьшить габариты котлована и вести работы в условиях стесненности городской застройки, а также не требует уплотнения и бетонирования упорных поверхностей котлована, что значительно уменьшает время и экономические затраты на подготовительные работы. Установка опалубки в котлован предотвращает оползание грунта и позволяет производить строительные работы в защищенных условиях. Буровая установка позволяет выполнять прямолинейный пилотный прокол с высокой точностью контроля уклона благодаря использованию инновационной системы лазерного контроля. Система позволяет отслеживать и отображать в режиме реального времени информацию о местоположении прокольной головки 4 пилотного бура относительно проектной оси 35, заданной лазерным лучом 36.The advantage of this drilling machine over analogues and prototype is that the installation of the drilling machine in boxing 2 formwork allows you to reduce the dimensions of the pit and carry out work in the conditions of urban space constraint, and also does not require compaction and concreting of the persistent surfaces of the pit, which significantly reduces time and economic preparatory work costs. The installation of formwork in the pit prevents soil slipping and allows for construction work in protected conditions. The drilling rig allows a straightforward pilot puncture with high accuracy of slope control thanks to the use of an innovative laser control system. The system allows you to track and display in real time information about the location of the puncture head 4 of the pilot drill relative to the project axis 35 defined by the laser beam 36.
Преимуществом изобретения перед аналогами известных шнековых машин является возможность выполнять работы по прокладке труб самотечной канализации обратным ходом методом затяжки непосредственно после пилотного бурения с использованием неуправляемых расширителей 11 или управляе- 4 033958 мых расширителей 16. Посредством замены трубчатых штанг 3 на цельнометаллические штанги 15 буровая машина имеет возможность выполнять криволинейные проколы с радиолокационной навигацией (на чертеже не показано), а также менять старые трубопроводы методом разрушения с их заменой новыми трубами, имеющими увеличенный диаметр на 1-2 размера. Отличительной особенностью буровой установки является работа при низких температурах без необходимости использования буровых растворов на основе воды, бентонита или полимеров. Буровая машина может выполнять ряд заданий, для которых раньше использовалось несколько видов аналогичного оборудования.An advantage of the invention over analogues of known screw machines is the ability to carry out reverse-flow pipe laying by tightening immediately after pilot drilling using unguided reamers 11 or controlled 4,033,958 reamers 16. By replacing the tubular rods 3 with all-metal rods 15, the drilling machine has the ability to perform curved punctures with radar navigation (not shown in the drawing), as well as change old pipelines by destruction with their replacement with new pipes having an increased diameter of 1-2 sizes. A distinctive feature of the drilling rig is operation at low temperatures without the need for drilling fluids based on water, bentonite or polymers. The drilling machine can perform a number of tasks for which several types of similar equipment were previously used.
Источники информации.Sources of information.
1. RU № 2326243 С1, 10.06.2008.1. RU No. 2326243 C1, 06/10/2008.
2. CN № 20102661193 U, 15.12.2010.2. CN No. 20102661193 U, 12/15/2010.
3. CN № 103556981 A, 05.02.2014.3. CN No. 103556981 A, 02/05/2014.
4. RU № 2534551 C2, 27.11.2014 (прототип).4. RU No. 2534551 C2, 11.27.2014 (prototype).
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201700317A EA033958B1 (en) | 2017-05-11 | 2017-05-11 | Drilling machine with laser control of pilot drilling |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201700317A EA033958B1 (en) | 2017-05-11 | 2017-05-11 | Drilling machine with laser control of pilot drilling |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201700317A1 EA201700317A1 (en) | 2018-11-30 |
| EA033958B1 true EA033958B1 (en) | 2019-12-13 |
Family
ID=64453214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201700317A EA033958B1 (en) | 2017-05-11 | 2017-05-11 | Drilling machine with laser control of pilot drilling |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA033958B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU203981U1 (en) * | 2020-08-20 | 2021-04-29 | Екатерина Владимировна ВОЗНЮК | HORIZONTAL DRILLING RIG |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109917403A (en) * | 2019-04-23 | 2019-06-21 | 张学强 | Drilling tool precise measurement positioning device and rotary drilling rig and operating method |
| CN112943281A (en) * | 2021-02-07 | 2021-06-11 | 福建亿钻机械有限公司 | Horizontal guide type top-pulling drilling machine complete equipment and construction method |
| CN114233192B (en) * | 2021-12-23 | 2022-07-05 | 广东省源天工程有限公司 | Guiding device for horizontal drilling of ultrahigh steep slope and high-precision horizontal drilling method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2113588C1 (en) * | 1995-04-10 | 1998-06-20 | Николай Павлович Чухряев | Method and device for drilling straight-line bore-holes |
| CN103556981A (en) * | 2013-09-27 | 2014-02-05 | 中国矿业大学 | Drilling construction automatically-monitoring system |
| RU2524346C2 (en) * | 2009-03-20 | 2014-07-27 | Стрэйндж Инвестментс (Дабл-юЭй) Пти Лтд. | Drill rig with several hydraulic cylinders and method of its operation |
| RU2534551C2 (en) * | 2009-11-11 | 2014-11-27 | Джордан О'РАЙЛИ | Laser alignment device intended for use with drilling rig |
-
2017
- 2017-05-11 EA EA201700317A patent/EA033958B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2113588C1 (en) * | 1995-04-10 | 1998-06-20 | Николай Павлович Чухряев | Method and device for drilling straight-line bore-holes |
| RU2524346C2 (en) * | 2009-03-20 | 2014-07-27 | Стрэйндж Инвестментс (Дабл-юЭй) Пти Лтд. | Drill rig with several hydraulic cylinders and method of its operation |
| RU2534551C2 (en) * | 2009-11-11 | 2014-11-27 | Джордан О'РАЙЛИ | Laser alignment device intended for use with drilling rig |
| CN103556981A (en) * | 2013-09-27 | 2014-02-05 | 中国矿业大学 | Drilling construction automatically-monitoring system |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU203981U1 (en) * | 2020-08-20 | 2021-04-29 | Екатерина Владимировна ВОЗНЮК | HORIZONTAL DRILLING RIG |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201700317A1 (en) | 2018-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA033958B1 (en) | Drilling machine with laser control of pilot drilling | |
| US3321248A (en) | Tunneling machine guidance by impingement of laser beam on pair of machine carried targets | |
| CN100567698C (en) | Tunnel advanced support air circulated drilling construction method and drilling tool | |
| US6702040B1 (en) | Telescopic drilling method | |
| US20160160631A1 (en) | Alignment system for alignment of a drill rod during drilling | |
| US11156047B2 (en) | Wire rope coring drilling rig and new green construction method capable of replacing trench and shallow-shaft explorations | |
| JPH06503624A (en) | In particular, a method of replacing sewer pipes and equipment for carrying out this method | |
| NO324304B1 (en) | Device and method for performing downhole imaging and tool operations in a wellbore | |
| US8210774B1 (en) | Guided boring machine and method | |
| BRPI0618991A2 (en) | Method and device for positioning a mechanical key in a pipe joint | |
| CN104500085A (en) | Spiral unearthed following jacking pipe curtain machine | |
| CN104373041A (en) | Drilling deviation rectification method for 60-meter-long hole drilling of tunnel large pipe shed | |
| AU599167B2 (en) | Method and device for driving a tunnel | |
| CN204591287U (en) | A kind of screw conveyor is with pipe jacking tube curtain machine | |
| US11391100B2 (en) | Pipe storage box | |
| EP1711682A1 (en) | Automated drill string position survey | |
| RU2695196C2 (en) | Installation for drilling of rock and method of side installation in predetermined position of drilling device | |
| CN113338985B (en) | Construction method for micro jacking pipe of ecological comprehensive pipe gallery engineering | |
| KR102241933B1 (en) | Boring angle adjusting system of drill equipment and method of the same | |
| US6327919B1 (en) | Method for taking a soil sample from a horizontal borehole | |
| CN208651806U (en) | The construction equipment that small-bore pipeline is worked continuously | |
| CN210067987U (en) | Raise boring machine capable of drilling directional pilot hole | |
| US7740060B2 (en) | Method and device at rock drilling | |
| KR101577326B1 (en) | Trenchless drilling apparatus having an auto-level feature | |
| CA2235204C (en) | Soil sampler for taking multiple soil samples from horizontal boreholes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ KG TJ TM |