Pierwszenstwo: Opublikowano: 14. Xli. 1964 48836 KI. 5 MKP E 21 5 a,-W7+0 Cl' UKD Ur:..-, b ?/ Twórcfi wynalazku CT;0 ] i . niKlASc]£iel patentu: -1 mgr lnz. Stanislaw Wachal, Warszawa (Polska) ' :.j losób drazenia skal o róznym stopniu twardosci oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób drazenia skal przez wprowadzanie urzadzenia drazacego w ruch wibracyjny z jednoczesnym utrwalaniem scian otworu przy pomocy cementu, czyniacym z otworu wiertniczego trwaly naturalny przewód. 5 zastepujacy z powodzeniem dotychczas stosowane przewody stalowe.Przedmiotem wynalazku jest równiez urzadze¬ nie do stosowania tego sposobu, skladajace sie z zaostrzonego na jednym koncu kadluba stozko- io wego z osadzonym w nim silnikiem elektrycznym do napedu mechanizmu wibracyjnego.Znane wiercenia studzienne, techniczne lub na¬ ftowe wykonywane sa z reguly udarowo, obroto¬ wo badz obrotowo-udarowo. Wszystkie te sposo- 15 by sa bardzo pracochlonne, gdyz skladaja sie z ca¬ lego szeregu róznorodnych robót wiertniczych oraz z róznych faz tych robót. Czas zuzyty na samo wiercenie, nawet w najbardziej nowoczesnych me¬ todach nie przekroczyl jeszcze 40 — 60% ogólnego 20 czasu potrzebnego, na wykonanie odwiertu, bo¬ wiem reszte czasu wypelniaja roboty pomocnicze.Poza tym duzo trudnosci stwarza stale dostar¬ czanie niezbednego wyposazenia stanowisk wiert- 25 niczych, co przy trudnosciach terenowych i foraku dróg dojazdowych jest niezmiernie uciazliwe.Róznorodnosc i ilosc zestawu niezbedna przy wy¬ konywaniu odwiertu jest przyczyna miedzy inny¬ mi powstawania czestych zagwozdzen odwiertów, 30 które niejednokrotnie czynia cala wykonywana prace zupelnie bezuzyteczna.Jak z tego wynika, dotychczasowe wiercenia sa trudne, zlozone i ksztowne. Uwzgledniajac zas co¬ raz wieksza glebokosc odwiertów, z kazdym ro¬ kiem koszty wiercen narastaja szybciej, anizeli wzrost wydajnosci coraz nowszych urzadzen.Dotychczas drazone odwierty maja sciany za¬ bezpieczone za pomoca rur stalowych. Próby za¬ bezpieczenia scian odwiertów innymi sposobami nie daly dotychczas wyników pozytywnych. Jak dotad naciskom poziomym skal i naciskom hydra¬ ulicznym wód podziemnych opieraja sie w miare skutecznie tylko rury stalowe, które sa-przede wszystkim ekonomiczne. W miare wykonywania coraz to glebszych odwiertów stawia sie rurom stalowym coraz to wieksze wymagania wytrzyma¬ losciowe i jakosciowe. Wymagania te pociagaja za soba wzrost kosztów tych rur, co dodatkowo podraza koszty wiercen.W celu uzyskania coraz wiekszych glebokosci odwiertów oraz zmniejszenia kosztów dazy sie do ograniczenia technicznego wyposazenia robót wiertniczych oraz zapobiegania zagwozdzeniom odwiertów.W celu zrealizowania powyzszych wymogów przeprowadza sie obecnie z powodzeniem próby drazenia wibracyjnego.Juz w obecnym stadium próby te daly niewatpli¬ wie korzysci w porównaniu z dotychczasowymi 4883648836 3 4 sposobami drazenia, na przyklad likwiduja one wszelkie zabiegi zwiazane z usuwaniem zwiercin i urobków z dna odwiertu.Zakres dotychczasowych znanych wiercen wi¬ bracyjnych jest ograniczony, a to dlatego, ze urza¬ dzenia przeznaczone do tego celu draza otwory za¬ sadniczo poziome, o malych srednicach i ograni¬ czonych dlugosciach. Zuzyte przez te urzadzenia w otworze powietrze sprezone wytwarza cisnienie, które stopniowo redukuje moc i sprawnosc dzia¬ lania tych urzadzen. Utrata mocy tych urzadzen jest uzalezniona wiec od wydluzania sie odwiertu.Aby temu zapobiec próbuje sie stosowac wibrato¬ ry mechaniczne zlozone z mas niewywazonych jed¬ nak otwory drazone przez te znane urzadzenia 'do wiercen wibracyjnych posiadaja zawsze srednice równe zewnetrznej srednicy tych urzadzen. Fakt ten zmusza na przyklad przy usuwaniu przyrzadu z odwiertu — do zastosowania dodatkowej sily dzialajacej wstecznie.Wymienione ograniczenia dotychczasowych zna¬ nych urzadzen do wiercen wibracyjnych stawia je wlasciwie poza nawiasem glebokich wiercen pio¬ nowych. Odwierty wykonane dla tych celów mu¬ sza posiadac duze srednice, mnisza zachowac jak najscislej pozadany kierunek drazenia, a ich gle¬ bokosc powinna byc zasadniczo nieograniczona.Sposób wedlug wynalazku eliminuje wszystkie przytoczone niedogodnosci i ograniczenia. Polega on zasadniczo na tym, ze urzadzenie drazace wpro¬ wadza sie zarówno w ruch wibracyjny podluzny jak i poprzeczny, dzieki czemu drazy sie otwór 0 srednicy wiekszej od srednicy urzadzenia dra¬ zacego. Do tak poszerzonego otworu doprowadza sie z kolei cement w postaci proszku lub papki, który natychmiast rozlozony zostaje na scianach odwiertu i ubity tam pod wplywem poprzecznych drgan górnej czesci urzadzenia drazacego.Urzadzenie do stosowania tego sposobu jest wy¬ posazone w tym celu, korzystnie w dwa zespoly wibracyjne w postaci mas niewywazonych, nape¬ dzanych za pomoca silnika elektrycznego, osadzo¬ nego w kadlubie urzadzenia, przy czym jeden ze¬ spól wibracyjny jest osadzony równolegle a dru¬ gi — prostopadle do osi [podluznej urzadzenia dra¬ zacego.Urzadzenie wedlug wynalazku jest przedstawio¬ ne tytulem przykladu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia jego widok z boku, a fig. 2 — jego przekrój podluzny.Urzadzenie wedlug wynalazku sklada sie z ciez¬ kiej obudowy 1, wewnatrz której umieszczony jest silnik elektryczny 2 oraz zespoly wibracyjne 3 i 4.Jeden z tych zespolów 3 wywoluje drgania równo¬ legle do osi podluznej urzadzenia i tym samym zmusza je do podrzutów i udarów nakladajacych sie na drgajacy zespól wzbudzajacy i wywoluja¬ cych jego podluzny posuw roboczy. Drugi nato¬ miast zespól 4 umieszczony w górnej czesci urza¬ dzenia wywoluje drgania promieniste, prostopa¬ dle do osi urzadzenia, które zmuszajac do wychy¬ lania sie górnej czesci powoduja poszerzanie wy¬ konywanego otworu. Pierwszy zespól wibracyjny powoduje drazenie otworu, a drugi jego poszerze¬ nie.W czasie drgan pionowych urzadzenie jest wbi¬ jane swoim ostrym koncem w skale, która stopnio¬ wo usuwa na boki i zageszcza ja na scianach od¬ wiertu. Dzialanie to jest oparte na dzialaniu klina. 5 Zageszczona w ten sposób skala staje sie bardziej zwarta i odporniejsza na dzialanie rozluzniajace skladowej poziomej nacisku górotworu, jak rów¬ niez na dzialanie rozmiekczajace wód podziem¬ nych.Zespól wibracyjny 3 sklada sie z mimosrodów 5 w ukladzie pionowym, uruchamianych za pomoca kól zebatych 6. Os pionowa kól zebatych jest po¬ laczona z silnikiem elektrycznym za pomoca sprze¬ gla przesuwnego 9. Mimosrody 5 sa podzielone na* równe zespoly obracajace sie w przeciwnych kie¬ runkach po to, aby w polozeniach poziomych ude¬ rzenia nawzajem sie znosily.Zespól wibracyjny górny 4, który dziala w pla¬ szczyznie prostopadlej do osi podluznej urzadze¬ nia, sklada sie równiez z mimosrodów 8, które tym razem dzialaja wszystkie razem w jednym kierun¬ ku. Umocowane one sa na osi polaczonej z osia sil¬ nika za pomoca sprzegla przesuwnego 7.O ile zespól wibracyjny dolny 3 posiada tylko jeden kierunek drgan, to w przeciwienstwie do tego zespól górny 4 uderza promieniscie w pla¬ szczyznie kolistej. Odchylany w swej górnej czes¬ ci kadlub urzadzenia zatacza powierzchnie stozka, sam przy tym nie obracajac sie. Ruch ten powo¬ duje poszerzanie wykonywanego odwiertu, a za¬ razem sluzy do rozkladania i ubijania cementu na scianach otworu.Urzadzenie wedlug wynalazku jest przyczepio¬ ne do liny stalowej, zawieszonej pionowo na kraz¬ ku wiezy wiertniczej. Drugi koniec liny wiertni¬ czej jest zamocowany na bebnie wyciagowym. Li¬ na ta w poczatkowej fazie nadaje urzadzeniu dra¬ zacemu pionowe ustawienie. Zapuszczanie urza¬ dzenia drazacego odbywa sie poczatkowo na przy¬ hamowanych obrotach bebna wyciagowego, a póz¬ niej kiedy urzadzenie to dostatecznie zaglebi sie w otwór i nie bedzie potrzebny jego zwolniony ruch z uwagi na grubosc okladziny cementowej na scianach otworu, wówczas lina moze byc zluz- niona i dalsze posuwanie jak równiez utrzymanie kierunku wynikac beda z charakterystyki rucho¬ wej urzadzenia drazacego. PL