Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie wient- nicze do wiercen w ziemi, z mechanizmem do po¬ suwu tworzacych zerdz wiertnicza teleskopowych graniatek z napedem obrotowym dla narzedzia wiertniczego i z prowadnica zerdzi wiertniczej umieszczonej na zewnatrz otworu wiertniczego.W znanych urzadzeniach wiertniczych tego ro¬ dzaju, dla tworzacych zerdz wiertnicza teleskopo¬ wych graniatek, zwanych graniatkami Kelly'ego, zwyklo sie stosowac jezdzacy po maszcie naped obrotowy, a w przypadku stojacego napedu obro¬ towego sprzeganego z graniatkami, wydzielony po¬ suw dla graniatek, przy czym w tym przypadku obracana jest calosc graniatek. Napedy obrotowy i posuwu graniatek sa umieszczone na zewnatrz otworu wiertniczego, a graniatki przekazuja na na¬ rzedzie wiertnicze ruch obrotowy i ruch posuwo¬ wy. Niezbedny docisk jest przenoszony na narze¬ dzie wiertnicze albo przez zaryglowanie graniatek wzgledem^ siebie albo przez polaczenie tarciowe graniatek. Jest to powodem róznych niedogodnosci.Ryglowanie graniatek. wzgledem siebie wymaga znacznego dodatkowego nakladu czasu co opóznia a przez to podraza prace wiertnicze. Przy zastoso¬ waniu polaczenia tarciowego nie uzyskuje sie z wy¬ starczajaca pewnoscia tego, ze polaczenie jest bar¬ dzo trwale i nie zostanie usuniete przez blad ob¬ slugi, co byloby powodem odczuwalnego zaklóce¬ nia procesu wiercenia. Ponadto, znane konstruk¬ cje sa kosztowne przez to, ze w kazdym przypad¬ lo 20 25 30 ku, niezaleznie od wlasciwego napedu posuwowe¬ go do uruchamiania graniatek, koniecznym jest umieszczenie wciagnika na maszcie stanowiacym prowadzenie.Dalszej wady znanych urzadzen wiertniczych na¬ lezy upatrywac w tym, ze do narzedzia wiertni¬ czego, a szczególnie do szapy rdzenia nie tfiózria doprowadzic zadnego okreslonego strumienia plu¬ czacego do stopy otworu wiertniczego, przdz co prace wiertnicze staja sie nieokreslone, a narze¬ dzia wiertnicze musza byc wyciagane z otworu wiertniczego w stanie bardzo goracym. Wprowa¬ dzenie wiercenia z odsysaniem lub z unoszeniem powietrznym wymaga w przypadku znanych Urza¬ dzen wiertniczych ich calkowitego przezbrojenia, co jest polaczone z duzymi nakladami, szczególnie ze wzgledu na koniecznosc przezbrojenia napedu obrotowego z napedzania graniatki na napedzanie glowicy pluczkowej. Dokonywanie wiercen wyma¬ ga wiec na zdecydowanie sie na wiercenie na su¬ cho lub na wiercenie z przeplukiwaniem.Zadaniem wynalazku jest opracowanie urzadze¬ nia wiertniczego wspomnianego na wsteftie rodza¬ ju, którego budowa i dzialanie bylyby tak dalece uproszczone, by przy znacznie mniejszych nakla¬ dach i przy pewnym przenoszeniu nacisku, zapew¬ nic posuw graniatek wraz z narzedziem wiertni¬ czym, a z drugiej strony by mozna bylo w wyjat¬ kowo prosty i oszczedny casowo sposób dokony¬ wac przy pomocy urzadzenia wiertniczego zarów* 123 409123409 3 "¦ \ ¦:.¦¦'*' . . ,: 4 no wiercen na sucho jak i wiercen z przepluki¬ waniem.Zgodnie z wynalazkiem, zadanie to zostalo roz¬ wiazane dzieki temu, ze zewnetrzna graniatka jest zamontowana przesuwnie za pomoca rozciagajace¬ go sie wzdluz tej graniatki mechanizmu posuwo¬ wego napedzanego przez naped posuwu, który jest umieszczony wewnatrz badz na zewnatrz prowad¬ nicy, przy czym zarówno graniatka sasiadujaca z prowadnica, jak i dalsze graniatki, za wyjatkiem graniatki skrajnie wewnetrznej kazdorazowo sa za¬ opatrzone w rozciagajacy sie na calej ich dlugosci mechanizm posuwu, który- w przypadku graniaitki sasiadujacej z prowadnica, kazdorazowo podlaczo¬ ny jest jednym swym koncem do prowadnicy, a w przypadku dalszych graniatek, kazdorazowo podla¬ czony jest jednym swym kpncem do poprzedzaja¬ cej ich graniatki, natomiast drugim swym kon¬ cem mechanizm posuwu kazdorazowo podlaczony jest do kolejnej blizszej wnetrza graniatki, zas na dolnym koncu skrajnie wewnetrznej graniatki jest umieszczony naped obrotowy, do którego jest pod¬ laczone narzedzie wiertnicze.Pomiedzy napedem obrotowym a narzedziem wiertniczym jest umieszczona glowica pluczkowa, której nieobrotowa czesc mieszczaca koncówke we¬ za doprowadzajacego czynnik przeplukujacy wzglednie czynnik napedowy dla obiegu czynnika przeplukujacego jest polaczona rozlacznie za po¬ moca lacznika z nieobrotowa czescia napedu obro¬ towego, zas czesc obrotowa doprowadzajaca do na¬ rzedzia wiertniczego czynnik przeplukujacy wzgled¬ nie czyhnlk napedowy dla obiegu czynnika prze¬ plukujacego, jest polaczona z narzedziem wiertni¬ czym.Obrotowa czesc glowicy pluczkowej jest jednym swym koncem sztywno polaczona z narzedziem wiertniczym, a drugim swym koncem jest polaczo¬ na obrotowo poprzez sprzeglo przylaczeniowe z obrotowa czescia napedu obrotowego.Dzieki takiemu rozwiazaniu, wynalazek umozli¬ wia doprowadzenie do narzedzia wiertniczego, na przyklad do szap rdzenia lub do rolkowych swid¬ rów, gryzowych, strumienia przeplukujacego, bez koniecznosci- dokonywania tak kosztownego prze¬ zbrajania, a wiec umozliwia okreslenie pracy w stopie otworu wiertniczego i przechodzenie w mozliwie prosty sposób z wiercenia na sucho na* wiercenie z przeplukiwaniem.-Ponadto w ten sposób mozna doprowadzic do otworu wiertniczego strumien przeplukujacy bez przezbrajania calego urzadzenia wiertniczego.W mozliwie najkrótszym czasie mozna dokonac przezbrojenia z wiercenia na sucho, na wiercenie z ¦ przeplukiwaniem, przy czym czas ten nie ' jest w istotny sposób dluzszy od czasu potrzebnego dla wymiany narzedzia. Uzyskuje sie to dzieki temu, ze istniejace zerdzie wiertnicze lub graniatki moga by£ dalej uzywane, podczas gdy w znanych urza¬ dzeniach wiertniczych koniecznym bylo przezbro- jenie calej zerdzi wiertniczej a zmiany dokonywa¬ no praktycznie tylko we wlasciwym ukladzie prze¬ plukiwania..Przez tp, ze obrotowa czesc glowicy pluczkowej jest z jednej strony sztywno polaczona z narze¬ dziem wiertniczym a z drugiej strony jest polaczo¬ na z obrotowa czescia napedu obrotowego przy po¬ mocy rozlacznego sprzegla przylaczeniowego, uzy¬ skuje sie zespól skladajacy sie z glowicy pluczko¬ wej i narzedzia wiertniczego, który poprzez sprze¬ glo przylaczeniowe moze byc szybko i latwo po¬ laczony z obrotowa czescia napedu obrotowego, a co umozliwia szybka zmiane ukladu wiertnicze¬ go wraz z glowica uluczkowa. Sprzeglem przyla¬ czeniowym moze byc znana czesc przylaczeniowa mocowana bolcem do zerdzi wiertniczych.Przedmiot wynalazku jest blizej objasniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie wiertnicze bez glo¬ wicy pluczkowej w widoku z boku, przy czym graniatki i otwór wiertniczy zostaly pokazane w powiekszeniu, fig. 2 — zerdz wiertnicza zlozo¬ na z graniatek, wraz z napedem obrotowym i na¬ rzedziem wiertniczym, w widoku z boku, fig. 3 — czesc urzadzenia wiertniczego, skladajaca sie z na¬ pedu obrotowego, glowicy pluczkowej i podwójnej rury rdzeniowej' stanowiacej narzedzie wiertnicze, czesciowo w przekroju wzdluznym, fig. 4 — czesc urzadzenia wiertniczego skladajaca sie z napedu. obrotowego, glowicy pluczkowej i pojedynczej ru¬ ry rdzeniowej stanowiacej narzedzie wiertnicze, czesciowo w przekroju wzdluznym, fig. 5 czesc urzadzenia wiertniczego, skladajaca sie z glowicy pluczkowej oraz stanowiacego narzedzie wiertnicze swidra gryzakowego z dzielona rura sedymentacyj¬ na w widoku z boku i w przekroju wzdluz linii A—B, a fig. 5a przekrój poprzeczny centralnej ru¬ ry i przewodu doprowadzajacego.Na figurze 1 dla wyjasnienia calej konstrukcji pokazano schematycznie cale urzadzenie wiertni¬ cze. Na pojezdzie 1 umieszczono w znany sposób prowadnice 2 dla urzadzenia wiertniczego majaca postac masztowego szkieletu, na którym sa umo¬ cowane i prowadzone dalsze czesci urzadzenia wiertniczego. Na prowadnicy 2 jest umieszczony naped posuwu 3 dla zerdzi wiertniczej oraz naped obrotowy wraz z narzedziem wiertniczym, co zo¬ stanie dalej szczególowo wyjasnione. Z napedem posuwu 2 jest polaczona wysuwajaca sie z nim i z nim cofajaca zerdz wiertnicza, która tak jak to schematycznie pokazano na fig. 1 sklada sie z trzech teleskopowych graniatek lub zerdzi Kelly'ego 4, 5, 6. Naped posuwu 3 chwyta sie za najbardziej zewnetrzna graniatke 4. Na dolnym koncu skrajnie wewnetrznej graniatki 6 jest umie¬ szczony naped obrotowy 7, a na nim narzedzie wiertnicze 8. Fig. 1 przedstawia urzadzenie wiert¬ nicze przy zerdzi wiertniczej, napedzie obrotowym i narzedziu wiertniczym umieszczonym calkowicie w otworze wiertniczym.Na figurze 2 pokazano schematycznie uksztalto¬ wanie i rozmieszczenise zerdzi wiertniczej z jej mechanizmami posuwowymi oraz uklad napedu obrotowego i narzedzia wiertniczego ale bez glo¬ wicy pluczkowej, która zostanie opisana pózniej.Prowadnica 2 jest pokazana schematycznie jako czesc nieruchoma, podobnie jak przymocowany do niej naped posuwu 3. Zgodnie z fig. 2, na lewej stronie zewnetrznej graniatki 4 jest umieszczony rozciagajacy sie na calej jej dlugosci mechanizm 10 15 20 25 30 35 40 Sfr 50 55 60 /posuwowy 10 w postaci lancucha posuwowego, któ¬ ry w schematycznie pokazany sposób obiega przez naped posuwu 3 i jest przez ten naped napedzany w celu pionowego przesuwania zewnetrznej gra¬ niatki 4* Ponadto, na prawej stronie zewnetrznej graniatki 4 widac gietka czesc posuwowa 11 o obiegu zamknietym, majaca korzystnie postac lancucha posuwowego. Lancuch posuwowy 11 jest z jednej strony tak dolaczony do prowadnicy 2, a z drugiej strony do kolejnej graniatki 5, ze ruch , posuwowy zewnetrznej graniatki 4 prowadzi przy pomocy czesci posuwowej 10 do odpowiedniego ru¬ chu posuwowego kolejnej graniatki 5.Na lewej stronie graniatki 5 jest równiez umiesz¬ czona gietka czesc posuwowa 12 o zamknietym obiegu, korzystnie majaca równiez postac lancucha posuwowego, który jest dolaczony z jednej strony do dolnego konca poprzedniej, a wiec zewnetrz¬ nej graniatki 4, a z drugiej strony do górnego konca kolejnej, a wiec skrajnie wewnetrznej gra-, niatki 6. Kazdorazowe przylaczenia gietkich czesci posuwowych 11 i 12 sa rozmieszczone, uwzglednia¬ jac kierunek ruchu graniatek, zawsze po stronach naprzeciwleglych a wiec zawsze raz na zewnatrz i raz wewnatrz na prowadnicy 2, graniatce 4, wzglednie graniatce 5. Celem przylaczenia gietkiej czesci posuwowej 12 srodkowej graniatki 5 jest to, by przy poprzednio wzmiankowanym ruchu gra¬ niatki 5, wskutek zabierania graniatki 4, równiez i polozona najbardziej wewnatrz graniatka 6 po¬ suwala sie w kierunku pionowym. Jednoczesnie, naped posuwu 3 poprzez wyzej opisane polaczenie posuwowe graniatek 4, 5 i 6 przekazuje potrzebny posuw i docisk na narzedzie wiertnicze 8 poprzez naped obrotowy 7 wjezdzajacy wraz z nim do ot¬ woru wiertniczego. Wyjezdzanie zerdzi wiertniczej z graniatek 4, 5 i 6 wymaga jedynie odwrócenia kierunku posuwu co powoduje samoczynne wyje¬ chanie graniatek do góry na fig. 2.Czesc posuwowa 10 jest zamocowana na graniat¬ ce 4 u góry w 13 a u dolu w 14. Gietka czesc po¬ suwowa 11 jest prowadzona poprzez odpowiednie tarcze nawrotne 15 u góry i dolu graniatki 4, po¬ dobnie jak czesc napedowa 12 graniatki 5 jest prowadzona poprzez tarcze nawrotne 16. Polacze¬ nie czesci posuwowej 11 z prowadnica 2 oznaczo¬ no przez 17, polaczenie czesci posuwowej 11 z gra¬ niatka 5 przez 18, polaczenie graniatki 4 z czescia posuwowa 12 przez 19, a polaczenie graniatki 6 z czescia posuwowa 12 przez 20. Skladajaca sie z giraniatek 4, 5 i 6 zerdz wiertnicza nie obraca sie a naped obrotowy 7 napedza narzedzie wiertnicze 8 w otworze wiertniczym* Na figuraeh 3 dd 5 przedstawiono rózne przy* klady dalszego rozwiazania wynalazku, w których ehódzi o to, by przy wykorzystaniu wyzej opisa¬ nego posuwu zerdzi wiertniczej i graniatek* mo- sna bylo w prosty sposób doprowadzic do stopy 6tworu wiertniczego strumien przeplukujacy dla Umozliwienia dokonywania w' otworze wiertniczym Okreslonych prac; Zasada tego dalszego rozwiazania wynalazku zo¬ stanie opisana w nawiazaniu do fig: 3. Pomiedzy Umieszczonym1 na wewnetrznej graniatce 6 nape¬ dem obrotowym 7 a narzedziem wiertniczym/któ- iiUó§ 8 rym w tym przykladzie jest podwójna rufa fdzes niowa 21, jest umieszczona glowica pluczkowa 22; Nieobrotowa czesc 22a glowicy pluczkowej 22 jest rozlacznie polaczona przy pomocy odpowiedniego, 5 schematycznie pokazanego rusztowania laczacego 23 z nieobrotowa czescia napedu obrotowego 7. Dola¬ czony do nieobrotowej czesci 22a glowicy pluczko¬ wej 22 waz dla czynnika przeplukujacego 24 nie bierze wiec udzialu w ruchu obrotowym narzedzia 10 wiertniczego i moze byc bez przeszkód przepro¬ wadzony przez otwór wiertniczy. Obrotowa czesc 22b glowicy pluczkowej 22 jest natomiast dolaczo¬ na do narzedzia wiertniczego 21 i doprowadza czynnik przeplukujacy do narzedzia wiertniczego 15 21. Strumien czynnika przeplukujacego oznaczono strzalkami 25. Stanowiaca narzedzie wiertnicze podwójna rura rdzeniowa przepuszcza w znany sposób strumien czynnika dla przeplukiwania cie¬ cza. Obrotowa czesc 22b glowicy pluczkowej 22 jest 20 z jednej strony sztywno polaczona z górna strona narzedzia wiertniczego 21, a z drugiej poprzez roz¬ laczne sprzeglo przylaczeniowe 26 polaczona z obro¬ towa czescia napedu obrotowego 7. Sprzeglem przylaczeniowym 26 moze byc zwykla czesc sprze- 25 gajaca regulowana przy pomocy bolca, taka jaka pokazano na fig. 3.Jak wynika z powyzszego opisu, równiez z glo¬ wicy pluczkowej 22 i narzedzia wiertniczego 21 jest stworzony zespól, który w prosty sposób mo- 30 ze byc sprzegniety z napedem obrotowym 7 i od tego napedu odlaczony, tak; ze przezbrajanie urza¬ dzen wiertniczych z wiercenia na sucho na Wier¬ cenie z przeplukiwaniem jest dokonywane przez prosta zmiane taka jaka sie wykonuje przy wy- 35 mianie narzedzia, a wiec w mozliwie najkrótszym czasie. Mozliwa jest równiez szybka zmiana sy¬ stemu wiercenia.Figura 4 przedstawia uklad podobny do pokaza- . nego na figurze 3, w którym zastosowano tylko inne narzedzie wiertnicze. Odpowiadajace sobie czesci zostaly oznaczone takimi samymi oznaczni- kami. Narzedziem wiertniczym jest pojedyncza ru¬ ra rdzeniowa i z tego co pokazano i poprzednio opisano wyraznie wynika, ze uklad wg wynalazku moze byc stosowany przy najrozmaitszych sposo¬ bach krazenia czynnika przeplukujacego w otwo¬ rze wiertniczym. Pojedyncza- rura rdzeniowa moze byc stosowana wedlug wynalazku wraz z wlaczo¬ na glowica pluczkowa 22 przy czystym przepluki- 50 waniu ciecza, jaik równiez i w ukladzie pompowym powietrzno-cieczowym. W przypadku ukladu pomj powego, wezem 24 przeplywa poprzez nieobrotowa czesc 22a glowicy pluczkowej 22 powietrze napej dzajace* Jezeli w otworze wiertniczym poziom ciea 55 ezy przeplukujacej wynosi ok. 3 m, wówczas na-* przemienne dolaczanie weza 24 do sprezania i dd atmosfery powoduje zmiane kierunku przeplywd strumienia cieczy przeplukujacej, oznaczonego strzalkami 28; Korzystnie, pojedyncza rura rdze= 60 niowa na swojej górnej stronie moze byc wypo¬ sazona w nasadzona rure sedymentacyjna 29$ tail aby z cieczy przeplukujacej mogly wyjezdzac wfEtz z narzedziem wiertniczym; Równiez i w tyni fcizjr* n. padku waz 24 korzystnie nie nabierze udzialu $5 w ruchu obrotowym narzedzia wiertniczegóir Figura 5 przedstawia taki sam uklad konstruk¬ cyjny jak ten, który opisano w nawiazaniu do fig: 3: Odpowiadajace sobie czesci zostaly ponow¬ nie oznaczone takimi samymi oznacznikami. W roz¬ wiazaniu z fig/ 5, narzedziem wiertniczym jest swider gryzakowy 30 z dolaczona rura sedymen¬ tacyjna 31. Rura sedymentacyjna 31 jest dzie¬ lona i skladana tak jak to pokazano liniami kres- kowo-kropkowanymi. Do skladania wzglednie dzie¬ lenia rury sedymentacyjnej 31 • s luzy dolaczony w znany sposób do dolnego konca prowadnicy 2 (fig. 1) talerz obrotowy 32, który przy rozciagnie¬ tym narzedziu wiertniczym obciaza otwierajaca zerdz 33 dzielonej rury sedymentacyjnej 31. W tym przykladzie wezem 24, poprzez nieobrotowa czesc 22a glowicy pluczkowej 22, a nastepnie poprzez obrotowa czesc 22b glowicy pluczkowej 22 jest przepuszczane powietrze stanowiace czynnik nape¬ dowy przy pompowym przeplukiwaniu ciecza i któ¬ re jest w tym celu poprzez mimosrodowo umiesz¬ czony przewód doprowadzajacy 34 do centralnej rury 35 rury sedymentacyjnej 31. Strumien czyn¬ nika przeplukujacego' oznaczono strzalkami 36.W opisanych przykladach z fig. 3 i 5 ma miejsce korzystny obieg czynnika przeplukujacego w otwo- 25 rze wiertniczym, przy czym czynnik przeplukujacy wzglednie czynnik napedowy dla ukladu przeplu¬ kujacego jest przepuszczany przez nieruchomy waz 24 i nieobrotowa czesc glowicy pluczkowej, a na¬ stepnie dostarczany poprzez obrotowa czesc glowi- 30 cy pluczkowej do narzedzia wiertniczego w kazdo¬ razowo pozadany sposób. W odróznieniu od zna¬ nych urzadzen wiertniczych z graniatkami telesko¬ powymi, w których jedynie z najwiekszym wysil¬ kiem mozna doprowadzic strumien ' przeplukujacy o^ do narzedzia wiertniczego dzieki wynalazkowi uzy¬ skuje < sie scisle okreslone odprowadzanie urobku przez przeplukiwanie, przy czym cale urzadzenie wiertnicze i przebieg jego przezbrojania sa znacz¬ nie uproszczone. Przy pomocy urzadzenia wiertni- 40 czego wg wynalazku mozna w prosty sposób, w za¬ leznosci od warunków geologicznych, przeprowa¬ dzic z tak zwanego wiercenia na sucho na wier¬ cenie z przeplukiwaniem z scisle okreslona praca W stopie otworu wiertniczego. 45 8 Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie wiertnicze do wiercen . w ziemi, z mechanizmem do posuwu tworzacych zerdz wiertnicza teleskopowych graniatek^ z napedem obrotowym dla narzedzia wiertniczego i z prowad* nica zerdzi wiertniczej umieszczonej na zewnatrz otworu wiertniczego, znamienne tym, ze zewnetrz¬ na graniatka (4) jest zamontowana przesuwnie za pomoca rozciagajacego sie wzdluz tej graniatki mechanizmu posuwowego (10) napedzanego przez naped posuwu (3), który jest umieszczony we¬ wnatrz badz na zewnatrz prowadnicy (2), przy czym zarówno graniatka (4) jak i dalsze graniatki (5), za wyjatkiem skrajnie wewnetrznej graniatki (6) kazdorazowo sa zaopatrzone w rozciagajacy sie na calej ich dlugosci mechanizm posuwu (11, 12) który w przypadku graniatki (4), kazdorazowo pod¬ laczony jest jednym swym koncem do prowadnicy (2), a w przypadku dalszych graniatek (5) kazdo¬ razowo podlaczony jest jednym swym koncem do poprzedzajacych ich graniatki (4), natomiast dru¬ gim swym koncem mechanizmu posuwu (11, 12) kazdorazowo podlaczony. jest do kolejnej, blizszej wewnetrznej graniatki (5) wzglednie (6), zas na dolnym koncu skrajnie wewnetrznej graniatki (6) jest umieszczony naped obrotowy (7), do którego jest podlaczone narzedzie wiertnicze (8, 21, 27, 31). 2. Urzadzenie wedlug zastrz. l, znamienne tym, ze pomiedzy napedem obrotowym (7) a narzedziem ^ wiertniczym (21, 27, 31) jest umieszczona glowica pluczkowa (22), której nieobrotowa czesc (22a) mieszczaca koncówke weza doprowadzajacego czyn¬ nik przeplukujacy wzglednie czynnik napedowy dla obiegu czynnika przeplukujacego jest polaczo¬ na rozlacznie za pomoca lacznika (23) z nieobroto¬ wa czescia napedu obrotowego (7), zas czesc obro¬ towa (22b), doprowadzajaca do narzedzia wiertni¬ czego czynnik przeplukujacy wzglednie czynnik napedowy dla obiegu czynnika przeplukujacego, jest polaczona z narzedziem wiertniczym (21, 27, 31). 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze obrotowa czesc (22b) glowicy pluczkowej (22) jest jednym swym koncem sztywno polaczona z na¬ rzedziem wiertniczym (21, 27, 31), a drugim swym konceim jest polaczona obrotowo poprzez sprzeglo przylaczeniowe (26)- z obrotowa czescia napedu obrotowego (7).123 409 '// M-3FIG.1 FiG.2 FI0.3 PL PL PL