RU135697U1

RU135697U1 - DRILLING MACHINE

Info

Publication number: RU135697U1
Application number: RU2013129354/03U
Authority: RU
Inventors: Елена Борисовна Лапотентова; Дмитрий Николаевич Грибановский; Иван Яронович Пирч; Сергей Николаевич Красько; Андрей Владимирович Барджеев; Константин Евгеньевич Косарев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ИнтерСервсоюз" (ООО "ИнтерСервсоюз")
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2013-12-20

Abstract

1. Буровой станок, включающий раму с расположенными на ней направляющими, гидроключ, закрепленный на раме, аутриггеры, расположенные внутри рамы, и каретку с вращателем, перемещающуюся по направляющим, при этом рама установлена на транспортной базе с возможностью поворота, изменения высоты и наклона рамы, отличающийся тем, что он содержит дополнительно две каретки, установленные с двух сторон от каретки с вращателем, при этом каретки перемещаются по направляющим посредством верхнего и нижнего гидроцилиндров, расположенных друг над другом внутри рамы, верхний гидроцилиндр прикреплен штоками к двум кареткам, расположенным по обе стороны от каретки с вращателем и гильзой к основанию каретки с вращателем, а нижний гидроцилиндр прикреплен штоками с двух сторон к раме бурового станка и гильзой к кареткам, расположенным по обе стороны от каретки с вращателем.2. Буровой станок по п.1, отличающийся тем, что в качестве транспортной базы используется тележка, смонтированная на колесах, адаптированных для перемещения по рельсовому пути внутри шахты.3. Буровой станок по п.1 или 2, отличающийся тем, что аутриггеры снабжены удлинителями.4. Буровой станок по п.1, отличающийся тем, что направляющие имеют пазы трапециевидной формы, а каретки перемещаются по направляющим с помощью опорных конусов.1. A drilling rig including a frame with guides located on it, a hydraulic key mounted on the frame, outriggers located inside the frame, and a carriage with a rotator moving along the guides, while the frame is mounted on a transport base with the ability to rotate, change the height and tilt of the frame characterized in that it additionally contains two carriages mounted on two sides of the carriage with a rotator, while the carriages are moved along the guides by means of upper and lower hydraulic cylinders located one above the other inside the frame, the upper hydraulic cylinder is attached by rods to two carriages located on both sides of the carriage with the rotator and the sleeve to the base of the carriage with the rotator, and the lower hydraulic cylinder is attached by rods on both sides to the drilling rig frame and the sleeve to the carriages located on both sides of the carriage with rotator. 2. The drilling rig according to claim 1, characterized in that a trolley mounted on wheels adapted for movement along a rail track inside the shaft is used as a transport base. The drilling rig according to claim 1 or 2, characterized in that the outriggers are equipped with extensions. The drilling rig according to claim 1, characterized in that the guides have trapezoidal grooves, and the carriages move along the guides using support cones.

Description

Буровой станок предназначен для бурения и промывки песчаных пробок в горизонтальных скважинах и может быть использован во взрывоопасных шахтах.The drilling rig is designed for drilling and washing sand plugs in horizontal wells and can be used in explosive mines.

Известен станок для бурения скважин различного назначения в подземных горных выработках /1/. Станок содержит несущую раму, установленную на салазках, бурильную головку, расположенную на цилиндрических направляющих, гидроцилиндры подачи бурильной головки вместе с трубчатой штангой бурового става с буровым инструментом и две распорные стойки. Каркас рамы представляет собой четыре параллельно расположенных швеллера жестко соединенных своими торцами с двумя пластинами: передней и задней, в которых закреплены концы направляющих. Внутри рамы располагаются гидроцилиндры шарнирно соединенные своими корпусами с задней пластиной. Бурильная головка включает в себя гидродвигатель, редуктор и подвижный зажимной патрон, который может приводиться в сцепление со штангой, приводя буровой став во вращение, или, наоборот, разжатием освобождать ее. Корпус патрона соединен шарнирно со штоками гидроцилиндров. На раме в передней части установлен неподвижный зажимной патрон. На задний конец штанги навинчена сальниковая муфта для подачи воды для охлаждения инструмента и промывки скважины. Поворот рамы на угол нужного направления бурения скважины производят с помощью поворотного устройства, представляющего собой конусные цапфы, закрепленные на боковинах рамы, в соединении с подшипниковыми обоймами. Установка рамы по высоте на распорных стойках осуществляется при помощи подъемного механизма (например, лебедки с ручным приводом). Недостатком известного устройства является сложная конструкция поворотного устройства, а также установка рамы по высоте с помощью лебедки.A well-known machine for drilling wells for various purposes in underground mines / 1 /. The machine tool comprises a support frame mounted on a slide, a drill head located on cylindrical guides, hydraulic cylinders for supplying a drill head together with a tubular rod of a drill stand with a drilling tool, and two expansion racks. The frame of the frame is four parallel-mounted channels rigidly connected with their ends to two plates: front and rear, in which the ends of the guides are fixed. Inside the frame there are hydraulic cylinders pivotally connected by their bodies to the rear plate. The drill head includes a hydraulic motor, gearbox and a movable chuck, which can be brought into engagement with the rod, causing the drill to rotate, or, conversely, to release it by release. The case of the cartridge is pivotally connected to the rods of the hydraulic cylinders. A fixed chuck is mounted on the front frame. A stuffing box is screwed onto the rear end of the rod to supply water to cool the tool and flush the well. The frame is rotated by the angle of the desired direction of well drilling using a rotary device, which is a conical journal mounted on the side of the frame, in conjunction with the bearing race. The height of the frame is installed on the struts using a lifting mechanism (for example, hand-operated winch). A disadvantage of the known device is the complex design of the rotary device, as well as the installation of the frame in height using a winch.

Известен также буровой станок предназначенный для бурения горизонтальных скважин под железными и автомобильными дорогами (2), включающий раму с размещенными на ней направляющими, выполненными в виде П-образных швеллеров, кареткой с роликами, перемещающейся вдоль рамы посредством двух гидроцилиндров. На каретке установлен вращатель, а на раме установлены также панель распределителей, тиски для фиксации буровой штанги в момент размыкания, насос и гидромотор для подачи бурового раствора. Рама выполнена телескопической с возможностью изменения размера.A drilling machine is also known for drilling horizontal wells under railways and highways (2), including a frame with guides placed on it, made in the form of U-shaped channels, a carriage with rollers moving along the frame through two hydraulic cylinders. A rotator is installed on the carriage, and a distributor panel, a vise for fixing the drill rod at the moment of opening, a pump and a hydraulic motor for supplying the drilling fluid are also installed on the frame. The frame is telescopic with the ability to resize.

Известная конструкция позволяет бурить скважины с глубиной бурения от поверхности не более 20 м и длиной бурения до 200 м и не может быть использована для бурения горизонтальных скважин во взрывоопасных шахтах. Устройство не имеет транспортной базы, а также устройства для изменения направления бурения бурового станка. Кроме того, данная конструкция не позволяет полностью использовать длину рамы для перемещения вращателя.The known design allows you to drill wells with a drilling depth from the surface of not more than 20 m and a drilling length of up to 200 m and cannot be used for drilling horizontal wells in explosive mines. The device does not have a transport base, as well as a device for changing the direction of drilling of a drilling rig. In addition, this design does not allow the full use of the length of the frame to move the rotator.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому буровому станку является подземная установка колонкового бурения фирмы «Atlas Copco» Швеция, модели Diames U6 APC /3/, представляющая собой модульную конструкцию в состав которой входит буровой станок, установленный на транспортной базе в виде саней. Все рабочие органы бурового станка монтируются на одной раме: направляющие, вращатель, установленный на каретке, штангодержатель (гидроключ). Рама соединена с транспортной базой с помощью поворотного устройства, включающего поворотный стол с возможностью поворота на 360°, систему рычажного механизма и синхронизирующих гидроцилиндров. Система рычажного механизма и синхронизирующих гидроцилиндров представляет собой позиционирующее устройство, которое перемещает раму вверх или вниз, что позволяет устанавливать ее в точно выбранном направлении бурения. Слева от вращателя к раме присоединен кабелеукладчик. Перемещение каретки по направляющим осуществляется с помощью одного гидроцилиндра подачи с двойным ходом. Для фиксации бурового станка во время работы он снабжен аутригерами, расположенными внутри рамы.The closest technical solution to the claimed drilling rig is the Atlas Copco Sweden underground core drilling rig, model Diames U6 APC / 3 /, which is a modular structure which includes a drilling rig mounted on a transport base in the form of a sled. All the working bodies of the drilling rig are mounted on one frame: guides, a rotator mounted on the carriage, a bar holder (hydraulic key). The frame is connected to the transport base using a rotary device, including a rotary table with the ability to rotate 360 °, a system of linkage and synchronizing hydraulic cylinders. The system of linkage and synchronizing hydraulic cylinders is a positioning device that moves the frame up or down, which allows it to be installed in a precisely selected direction of drilling. To the left of the rotator, a cable layer is attached to the frame. The movement of the carriage along the guides is carried out using one double-feed hydraulic cylinder. To fix the drilling rig during operation, it is equipped with outriggers located inside the frame.

В известной конструкции для перемещения каретки по направляющим (для увеличения хода каретки вдоль рамы) использован гидроцилиндр с двойным ходом, имеющий сложную конструкцию, снижающую надежность и простоту использования бурового станка, т.к. в случае неисправности гидроцилиндра возникают сложности по эксплуатации установки.In the known design, to move the carriage along the guides (to increase the carriage stroke along the frame), a double-stroke hydraulic cylinder is used, which has a complex structure that reduces the reliability and ease of use of the drilling rig, because in the event of a hydraulic cylinder malfunction, difficulties arise in the operation of the installation.

Задачей предлагаемой полезной модели является создание простой и надежной в обслуживании конструкции бурового станка для работы в стесненных условиях (в шахтных выработках).The objective of the proposed utility model is to create a simple and reliable maintenance rig design for working in cramped conditions (in mine workings).

Поставленная задача достигается тем, что буровой станок включающий раму с расположенными на ней направляющими, гидроключ, закрепленный на раме, аутригеры, расположенные внутри рамы и каретку с вращателем, перемещающуюся по направляющим, причем рама установлена на транспортной базе с возможностью поворота, изменения высоты и наклона рамы, дополнительно содержит две каретки, установленные с двух сторон от каретки с вращателем, при этом все каретки перемещаются по направляющим с помощью верхнего и нижнего гидроцилиндров, расположенных друг над другом внутри рамы. Верхний гидроцилиндр прикреплен штоками к двум кареткам, расположенным по обе стороны от каретки с вращателем и гильзой к основанию каретки с вращателем, а нижний гидроцилиндр прикреплен штоками с двух сторон к раме бурового станка и гильзой - к кареткам, расположенным по обе стороны от каретки с вращателем. Аутригеры снабжены удлинителями. В качестве транспортной базы используется тележка, смонтированная на колесах, адаптированных для перемещения по рельсовому пути внутри шахты. Направляющие имеют пазы трапециевидной формы, а каретки перемещаются по направляющим с помощью опорных конусов.The task is achieved in that the drilling rig includes a frame with guides located on it, a hydraulic key mounted on the frame, outriggers located inside the frame and a carriage with a rotator moving along the guides, and the frame is mounted on a transport base with the ability to rotate, change height and tilt frame, additionally contains two carriages mounted on both sides of the carriage with a rotator, while all the carriages are moved along the rails using the upper and lower hydraulic cylinders located dr g above the other inside the frame. The upper hydraulic cylinder is attached by rods to two carriages located on both sides of the carriage with the rotator and the sleeve to the base of the carriage with the rotator, and the lower hydraulic cylinder is attached by rods on both sides to the frame of the drilling rig and the sleeve to the carriages located on both sides of the carriage with the rotator . Outriggers are equipped with extension cords. As a transport base, a trolley mounted on wheels adapted to move along the rail track inside the mine is used. The guides have trapezoidal grooves, and the carriages move along the guides with the help of support cones.

Наличие в буровом станке трех кареток перемещающихся по одним направляющим с помощью двух гидроцилиндров позволяет обеспечить дополнительное перемещение вращателя без увеличения габаритов рамы. При этом гидроцилиндры подачи достаточно просты в изготовлении и надежны при эксплуатации. Наличие удлинителей аутригеров позволяет надежно закреплять буровой станок внутри шахты, а размещение рамы бурового станка на тележке с колесами позволяет использовать его в стесненных условиях внутри шахты.The presence in the drilling rig of three carriages moving along the same guides using two hydraulic cylinders allows for additional movement of the rotator without increasing the dimensions of the frame. In this case, the supply hydraulic cylinders are quite simple to manufacture and reliable in operation. The presence of outrigger extension cords allows the drilling rig to be securely fixed inside the shaft, and placing the drilling rig frame on a trolley with wheels allows it to be used in cramped conditions inside the shaft.

Конкретный пример выполнения бурового станка поясняется чертежами, где:A specific example of a drilling rig is illustrated by drawings, where:

на фиг.1 изображен общий вид бурового станка в аксонометрии;figure 1 shows a General view of the drilling rig in a perspective view;

на фиг.2 - общий вид бурового станка сверху;figure 2 is a General view of the drilling rig from above;

на фиг.3 - конструкция гидроцилиндров с каретками.figure 3 - design of hydraulic cylinders with carriages.

Буровой станок предназначен для работы внутри шахты и представляет собой раму 1, установленную на тележке 2. На раме 1 расположены все основные узлы бурового станка: вращатель 3, гидроключ 4, направляющие 5, каретки 6, 7, 8, кабелеукладочная цепь 9, блок распределителей 10. Рама 1 представляет собой сварной каркас из двух параллельно расположенных труб квадратного сечения, во внутренних полостях которых расположены аутригеры 11, предназначенные для фиксации бурового станка во время работы. Аутригеры 11 имеют удлинители для увеличения вылета. На раме 1 закреплены направляющие 5 имеющие трапециевидные пазы (ласточкин хвост), в которых посредством опорных конусов установлены подвижные каретки 6, 7, 8. Каретки 6 и 7 расположены по обе стороны от каретки 8, на которой расположен вращатель 3. Для перемещения по направляющим 5 каретка 8 имеет четыре опорных конуса, а каретки 7 и 6 - по два опорных конуса. Для лучшего перемещения кареток опорные конусы имеют пластины скольжения. Перемещение вращателя 3 по направляющим 5 осуществляют с помощью двух гидроцилиндров 12 и 13, расположенных внутри рамы 1 один над другим и трех кареток 6, 7, 8. Верхний гидроцилиндр 12 крепится штоками к кареткам 6 и 7 и гильзой - к основанию каретки 8. Нижний гидроцилиндр 13 крепится штоками с двух сторон к раме 1 станка и гильзой к кареткам 6 и 7. При подаче масла в верхний гидроцилиндр 12 каретка 8 с вращателем 3 перемещается между каретками 6 и 7, при этом каретки 6 и 7 неподвижны. При подаче масла в гидроцилиндр 13 перемещаются каретки 6 и 7 вместе с кареткой 8.The drilling rig is designed to work inside the mine and is a frame 1 mounted on a trolley 2. On the frame 1 are all the main components of the drilling rig: rotator 3, hydraulic key 4, guides 5, carriages 6, 7, 8, cable-laying chain 9, distributor block 10. Frame 1 is a welded frame of two parallel square tubes in the inner cavities of which outriggers 11 are located, designed to fix the drilling rig during operation. Outriggers 11 have extension cords to increase overhang. Guides 5 having trapezoidal grooves (dovetail) are fixed on the frame 1, in which movable carriages 6, 7, 8 are installed by means of support cones. Carriages 6 and 7 are located on both sides of the carriage 8, on which the rotator 3 is located. To move along the guides 5, carriage 8 has four support cones, and carriages 7 and 6 have two support cones. For better movement of the carriages, the support cones have sliding plates. The rotation of the rotator 3 along the guides 5 is carried out using two hydraulic cylinders 12 and 13, located inside the frame 1 one above the other and three carriages 6, 7, 8. The upper hydraulic cylinder 12 is attached by rods to the carriages 6 and 7 and the sleeve to the base of the carriage 8. Lower the hydraulic cylinder 13 is attached by rods on two sides to the machine frame 1 and the sleeve to the carriages 6 and 7. When oil is supplied to the upper hydraulic cylinder 12, the carriage 8 with the rotator 3 moves between the carriages 6 and 7, while the carriages 6 and 7 are stationary. When oil is supplied to the hydraulic cylinder 13, the carriages 6 and 7 move together with the carriage 8.

Вращатель 3 предназначен для передачи осевого усилия и крутящего момента колонне труб и может быть выполнен в двух комплектациях для труб разного диаметра: 73 и 42 мм, производящих ремонт или бурение скважины.Rotator 3 is designed to transmit axial force and torque to the pipe string and can be made in two trim levels for pipes of different diameters: 73 and 42 mm, repairing or drilling the well.

Гидроключ 4 неподвижно закреплен на кронштейне рамы 1 и предназначен для удержания колонны буровых труб при свинчивании и развинчивании. Слева от вращателя 3 на раме 1 закреплена кабелеукладочная цепь 9, предназначенная для укладки гидравлических рукавов при перемещении вращателя 3. На тележке 2 смонтированы две колесные пары для передвижения по узкоколейному рельсовому пути внутри шахты. Рама 1 соединена с тележкой 2 посредством поворотного стола 14 и позиционирующего устройства 15, включающего рычаг и систему гидроцилиндров. Поворотный стол 14 представляет собой поворотный круг, выполненный с возможностью вращения и фиксации на 360° относительно тележки 2. Позиционирующее устройство 15 обеспечивает подъем и регулировку угла наклона рамы 1 относительно тележки 2 на 180°. Для управления подъемом и наклоном рамы 1, вылетами аутригеров 11 служит блок распределителей 10, выполненный в виде самостоятельного выносного блока, закрепленного в нижней части рамы 1. Силовой привод технологического оборудования бурового станка обеспечивает гидравлическая система 16.The hydraulic key 4 is fixedly mounted on the bracket of the frame 1 and is designed to hold the drill pipe string during make-up and unscrewing. To the left of the rotator 3, a cable-laying chain 9 is fixed on the frame 1, designed for laying hydraulic hoses when moving the rotator 3. Two wheelsets are mounted on the trolley 2 for movement along a narrow gauge rail track inside the shaft. The frame 1 is connected to the trolley 2 by means of a rotary table 14 and a positioning device 15, including a lever and a hydraulic cylinder system. The turntable 14 is a turntable rotatable and fixed 360 ° relative to the trolley 2. The positioning device 15 provides a lift and adjust the angle of inclination of the frame 1 relative to the trolley 2 180 °. To control the lifting and tilting of the frame 1, the outreach of the outriggers 11, the distributor block 10 is used, made in the form of an independent remote unit fixed in the lower part of the frame 1. The hydraulic system 16 provides the power drive of the drilling rig technological equipment.

Данный буровой станок работает совместно с маслостанцией, комплектом буровых штанг и инструментов для бурения скважины (на чертежах не показаны).This drilling rig works in conjunction with an oil station, a set of drill rods and tools for drilling a well (not shown in the drawings).

Буровой станок позволяет производить бурение горизонтальных скважин из подземных выработок глубиной до 300 метров, а также разбуривание и промывку песчаных пробок в горизонтальных скважинах диаметром с условным проходом 65 и 100 мм, длиной не менее 1000 метров.The drilling rig allows drilling horizontal wells from underground workings with a depth of up to 300 meters, as well as drilling and washing sand plugs in horizontal wells with a nominal diameter of 65 and 100 mm and a length of at least 1000 meters.

Буровой станок доставляют в шахту горной выработки на транспортной тележке 2. С помощью поворотного стола и позиционирующего устройства устанавливают раму 1 бурового станка с породоразрушающим инстументом в нужном направлении бурения и фиксируют его с помощью аутригеров 11.The drilling rig is delivered to the mine shaft on a transport trolley 2. Using a rotary table and a positioning device, the frame 1 of the drilling rig is installed with a rock cutting tool in the desired direction of drilling and fixed using outriggers 11.

При бурении колонна труб с породоразрушающим инструментом подается на забой с помощью вращателя 3. Перемещение вращателя 3 по напраляющим 5 осуществляют с помощью трех кареток 6, 7, 8 посредством двух гидроцилиндров 12 и 13. При подаче масла в верхний гидроцилиндр 12 перемещается каретка 8 с вращателем 3, при этом каретки 6 и 7 - неподвижны. При подаче масла в нижний гидроцилиндр 13 перемещаются каретки 6 и 7 вместе с кареткой 8. Захват бурильной трубы при свинчивании и развинчивании осуществляют при помощи гидроключа 4.When drilling a pipe string with a rock cutting tool is fed to the bottom using a rotator 3. Moving the rotator 3 along the guides 5 is carried out using three carriages 6, 7, 8 by means of two hydraulic cylinders 12 and 13. When oil is supplied to the upper hydraulic cylinder 12, the carriage 8 with the rotator moves 3, while the carriages 6 and 7 are stationary. When oil is supplied to the lower hydraulic cylinder 13, the carriages 6 and 7 move together with the carriage 8. The drill pipe is gripped when screwing and unscrewing using a hydraulic key 4.

Таким образом, наличие в буровом станке трех кареток перемещающихся по одним направляющим с помощью двух гидроцилиндров позволяет обеспечить дополнительное перемещение вращателя вдоль рамы без увеличения ее габаритов. При этом гидроцилиндры подачи достаточно просты в изготовлении и надежны при эксплуатации, что позволяет создать простую и надежную конструкцию бурового станка для работы в стесненных условиях, например, в шахтных выработках.Thus, the presence in the drilling rig of three carriages moving along the same guides with the help of two hydraulic cylinders allows for additional movement of the rotator along the frame without increasing its dimensions. In this case, the supply hydraulic cylinders are quite simple to manufacture and reliable in operation, which allows you to create a simple and reliable design of the drilling rig to work in cramped conditions, for example, in mine workings.

Источники информации, принятые во внимание при рассмотрении заявки:Sources of information taken into account when considering the application:

1. Патент РФ №2304687, МПК E21B 3/02, опубл. 20.04.2007 г.1. RF patent No. 2304687, IPC E21B 3/02, publ. 04/20/2007

2. Полезная модель RU №99029, МПК E02F 5/18, опубл. 10.11.2010 г.2. Utility model RU No. 99029, IPC E02F 5/18, publ. November 10, 2010

3. Проспект фирмы «Atlas Copco» (Швеция), Подземная установка для колонкового бурения, модель Diames U6 APC, Marsta, Швеция, 2009 г.3. Atlas Copco prospectus (Sweden), Underground core drilling rig, model Diames U6 APC, Marsta, Sweden, 2009

Claims

1. A drilling rig including a frame with guides located on it, a hydraulic key mounted on the frame, outriggers located inside the frame, and a carriage with a rotator moving along the guides, while the frame is mounted on a transport base with the ability to rotate, change the height and tilt of the frame characterized in that it additionally contains two carriages mounted on two sides of the carriage with a rotator, while the carriages are moved along the guides by means of upper and lower hydraulic cylinders located one above the other inside the frame, the upper hydraulic cylinder is attached by rods to two carriages located on both sides of the carriage with the rotator and the sleeve to the base of the carriage with the rotator, and the lower hydraulic cylinder is attached by rods on both sides to the drilling rig frame and the sleeve to the carriages located on both sides of the carriage with a rotator.

2. The drilling rig according to claim 1, characterized in that the transport base uses a trolley mounted on wheels adapted to move along a rail track inside the mine.

3. The drilling rig according to claim 1 or 2, characterized in that the outriggers are equipped with extension cords.

4. The drilling rig according to claim 1, characterized in that the guides have trapezoidal grooves, and the carriages are moved along the guides with the help of support cones.