RU2186191C2

RU2186191C2 - Reamer of horizontal holes

Info

Publication number: RU2186191C2
Application number: RU2000123955A
Authority: RU
Inventors: М.Н. Климентов; И.Н. Федоренко; А.С. Экдышман
Original assignee: Открытое акционерное общество "Специализированное горное строительно-технологическое управление ВИОГЕМ"
Priority date: 2000-09-18
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2002-07-27

Abstract

FIELD: mining, particularly, devices for reaming of horizontal or slightly inclined holes in laying of underground trenchless service lines. SUBSTANCE: reamer consists of external pipe string; section of auger drill string located inside cylindrical receiving trough with loading windows and cutting members located on end face of receiving trough from side of external pipe string; auger drilling tool provided with splined shaft coaxial to drilling tool. Receiving trough is connected with external pipe string by means of sub made in the form of two cylindrical units. From opposite side, receiving trough has generator of impact pulses interconnected by means of cylindrical and rod-shaped units. Cylindrical unit is rigidly connected to end face of cylindrical receiving trough which in addition is connected to rear hanging-over part of generator of impact pulses with the help of flexible braces. Cutting members are located on trough end face arbitrary but at least one cutting member is secured above each loading window. EFFECT: higher speed of reaming process, reliability of pipe motion, increased diameter and depth of holes. 6 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, а именно к устройствам для расширения горизонтальных скважин, а также слабонаклонных при прокладке подземных бестраншейных коммуникаций. The invention relates to mining, and in particular to devices for expanding horizontal wells, as well as slightly inclined when laying underground trenchless communications.

Известно устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов (авторское свидетельство СССР 1364667, МПК Е 02 F 5/18, 1986 г.), включающее внешнюю и внутреннюю колонны труб, пневмопробойный механизм, соединенный с внешней колонной. После прикладывания ударных импульсов колонны совместно погружают, а внутреннюю трубу извлекают из внешней для очистки. A device is known for trenchless laying of pipelines (USSR author's certificate 1364667, IPC E 02 F 5/18, 1986), including an external and internal pipe string, a pneumatic breakdown mechanism connected to an external pipe. After applying shock pulses, the columns are jointly immersed, and the inner pipe is removed from the external pipe for cleaning.

Недостатком известного устройства является то, что передача ударных импульсов на все трубы может вызвать разрушение соединительных элементов или сварных швов внутренней и внешней колонн труб и особенно при большом диаметре труб, а также разрушение и преждевременный вывод системы подачи, выполненной в виде силовых узлов. Из-за отсутствия режущих и фрезерующих элементов устройство вообще не рассчитано на разрушение прослоек крупных пород, валунов и т. п. В ходе работ приходится часто извлекать внутреннюю колонну труб для извлечения грунта, что отрицательно сказывается на механической скорости бурения. Указанные обстоятельства и отсутствие возможностей передачи вращательного узла, например, для извлечения породы снижает функциональные возможности устройства. Устройство не рассчитано также на перемещение труб в крепких породах с включениями валунов и фрагментов асфальтобетона или железобетона из-за отсутствия режущих или фрезерующих приспособлений. A disadvantage of the known device is that the transmission of shock pulses to all pipes can cause destruction of the connecting elements or welds of the inner and outer pipe columns and especially with a large pipe diameter, as well as the destruction and premature withdrawal of the feed system made in the form of power units. Due to the lack of cutting and milling elements, the device is generally not designed to destroy layers of large rocks, boulders, etc. In the course of work, it is often necessary to remove the inner pipe string to extract soil, which negatively affects the mechanical drilling speed. These circumstances and the lack of transmission capabilities of the rotational site, for example, to extract rock reduces the functionality of the device. The device is also not designed to move pipes in hard rocks with inclusions of boulders and fragments of asphalt concrete or reinforced concrete due to the lack of cutting or milling devices.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является расширитель горизонтальных скважин, описанный в авторском свидетельстве СССР 1532681, МПК Е 21 В 7/28, Е 21 С 1/00, 1989 г., бюл. 48. Расширитель включает цилиндрический приемный лоток, загрузочное окно, шнековый буровой став и шнековый буровой снаряд, режущие элементы. Closest to the invention in technical essence and the achieved result is a horizontal well expander, described in the USSR author's certificate 1532681, IPC E 21 V 7/28, E 21 C 1/00, 1989, bull. 48. The expander includes a cylindrical receiving tray, a loading window, auger drill stand and auger drill, cutting elements.

Недостатком является то, что предусмотрено вести расширение от буровой установки с помощью внешней колонны труб и шнекового снаряда только с применением вращательного способа бурения с поступлением разрушенной породы лишь через одно окно. Это ограничивает функциональные возможности известного устройства, снижает механическую скорость процесса расширения, не обеспечивает надежности возможности увеличения диаметра и протяженности скважин и особенно в неустойчивых песчаных и плывунных отложениях. Устройство не рассчитано вообще на применение труб футляров для прокладки подземных коммуникаций и возможности разрушения крепких пород, валунов, фрагментов асфальтобетона и железобетона из-за отсутствия технических средств для передачи ударных импульсов. The disadvantage is that it is envisaged to expand from the rig using an external pipe string and screw projectile only using a rotational drilling method with the arrival of the destroyed rock through only one window. This limits the functionality of the known device, reduces the mechanical speed of the expansion process, does not provide reliability of the possibility of increasing the diameter and length of wells, and especially in unstable sand and quick-deposit sediments. The device is not designed at all for the use of pipe tubes for laying underground utilities and the possibility of destruction of strong rocks, boulders, fragments of asphalt concrete and reinforced concrete due to the lack of technical means for transmitting shock pulses.

Изобретение направлено на увеличение функциональных возможностей расширителя, повышение скорости процесса расширения, надежности перемещения труб, увеличение диаметра и глубины и повышение эффективности за счет передачи расширителю ударно-вращательных импульсов. The invention is aimed at increasing the functionality of the expander, increasing the speed of the expansion process, the reliability of the movement of pipes, increasing the diameter and depth and increasing efficiency by transmitting shock-impulse pulses to the expander.

Это достигается тем, что в расширителе горизонтальных скважин, включающем внешнюю колонну труб, шнековый буровой снаряд и секцию шнекового бурового става, размещенную внутри цилиндрического приемного лотка с загрузочным окном и режущими элементами, согласно предлагаемому решению шнековый буровой снаряд снабжен соосным с ним шлицевым валом, входящим по щлицам в полый вал шнекового бурового става, приемный лоток соединен с внешней колонной труб переводником, выполненным в виде двух цилиндрообразных соединительных узлов, где узел меньшего диаметра по шлицевым элементам одним концом входит в узел большего диаметра, содержащий ограничитель для ограничения поступательного осевого движения, при этом соединительный узел большего диаметра жестко связан с цилиндрическим приемным лотком, а узел меньшего диаметра в осевом направлении подвижно соединен с внешней колонной труб, а с противоположной стороны приемный лоток снабжен генератором ударных импульсов с соединением между собой по центру с помощью цилиндрообразного и штокообразного узлов, где штокообразный узел одним концом входит в цилиндрообразный и снабжен совместным с ним отверстием, а другим концом жестко соединен с ударной частью генератора ударных импульсов, при этом цилиндрообразный узел жестко соединен с торцом цилиндрического приемного лотка, который кроме этого связан с задней зависающей частью генератора ударных импульсов упругими растяжками с крепежными приспособлениями, расположенными в радиальном положении относительно оси цилиндрического приемного лотка, при этом последний выполнен с постоянным диаметром по всей длине и с торцами в форме усеченного конуса, а загрузочное окно с дополнительными окнами и режущие элементы расположены на торце приемного лотка со стороны внешней колонны труб, причем режущие элементы расположены произвольно, но над каждым загрузочным окном закреплен по меньшей мере один режущий элемент. This is achieved by the fact that in a horizontal well expander, including an external pipe string, a screw drill and a section of a screw drill stand, located inside a cylindrical receiving tray with a loading window and cutting elements, according to the proposed solution, the screw drill is equipped with a spline shaft coaxial with it, along the slots in the hollow shaft of the auger drill stand, the receiving tray is connected to an external pipe string by an adapter made in the form of two cylindrical connecting nodes, where the node is smaller of the diameter along the splined elements, at one end it enters a larger diameter unit containing a limiter to limit the translational axial movement, while the larger diameter connecting unit is rigidly connected to the cylindrical receiving tray, and the smaller diameter unit is axially movably connected to the external pipe string, and with of the opposite side, the receiving tray is equipped with a shock pulse generator with a central connection with each other using cylinder-shaped and stock-shaped units, where the stock-shaped unit is one to nets enters the cylinder-shaped and is equipped with a joint hole with it, and the other end is rigidly connected to the shock part of the shock pulse generator, while the cylindrical assembly is rigidly connected to the end of the cylindrical receiving tray, which, in addition, is connected to the rear hanging part of the shock pulse generator by elastic braces with fixing devices located in a radial position relative to the axis of the cylindrical receiving tray, while the latter is made with a constant diameter along the entire length and with ends in the form of a truncated cone, and the loading window with additional windows and cutting elements are located on the end of the receiving tray from the side of the outer pipe string, and the cutting elements are arranged arbitrarily, but at least one cutting element is fixed above each loading window.

На фиг.1 схематически изображен расширитель, разрез; на фиг.2 - шнековый буровой снаряд, разрез; на фиг.3 - переводник, разрез; на фиг.4 - то же, разрез А-А на фиг. 3; на фиг.5 - генератор ударных импульсов, вид сбоку с разрезом; на фиг.6 схематически изображен процесс расширения скважины, вид сбоку. In Fig.1 schematically shows an expander, section; figure 2 - auger drill, section; figure 3 - sub, section; figure 4 is the same, a section aa in fig. 3; figure 5 - generator of shock pulses, a side view with a cut; figure 6 schematically shows the process of expansion of the well, side view.

Расширитель горизонтальной скважины состоит из внешней колонны труб 1 и секции шнекового бурового става 2, размещенной внутри цилиндрического приемного лотка 3 с загрузочными окнами 4 и режущими элементами 5 (фиг.1). Секция шнекового бурового става 2 размещена на полом валу 6, который с двух сторон укреплен на подшипниках 7, установленных на опорах 8, а полый вал 6 снабжен внутренним сквозным каналом 9 для промывочной жидкости и шлицами 10. Во внешней колонне труб 1, секции которой соединены между собой ниппелями 11 и замками 12, соосно с ней размещен шнековый буровой снаряд 13 (фиг.2). Приемный лоток 3 с передней части внешней колонны труб 14 соединен с внешней колонной труб 1 переводником (фиг.3), выполненным в виде двух цилиндрообразных соединительных узлов, где узел меньшего диаметра 15 одним концом входит в узел большего диаметра 16, содержащий ограничитель 17 с кольцом 18 для ограничения поступательного осевого движения. Соединительный узел большего диаметра 16 жестко связан, например, с помощью сварки с цилиндрическим приемным лотком 3, а узел меньшего диаметра 15 в осевом направлении подвижно соединен с внешней колонной труб. Ограничитель 17 с торца тоже снабжен режущими элементами 5. Шнековый буровой снаряд 13 снабжен соосным с ним шлицевым валом 19, свободно входящим по шлицам 10 в полый вал 6 секции шнекового бурового става 2. При этом узел меньшего диаметра 15 входит в узел большего диаметра 16 по шлицевым элементам 20, а шлицевой вал 19 выполнен с увеличенной длиной и служит компенсатором. С противоположной стороны приемный лоток 3 снабжен генератором ударных импульсов 21 с соединением между собой по центру с помощью цилиндрообразного и штокообразного узлов 22,23, где штокообразный узел 23 одном концом входит в цилиндрообразный 22 и снабжен совместным с ним отверстием "А" под известный пальчиковый элемент или болт или др. , а другим концом жестко соединен с ударной частью генератора ударных импульсов 21. Цилиндрообразный узел 22 жестко соединен с торцом цилиндрического приемного лотка 3, который связан с задней зависающей частью генератора ударных импульсов 21 упругими растяжками 24 с крепежными приспособлениями, расположенными в радиальном положении относительно оси цилиндрического приемного лотка 3. Крепежные приспособления включают в себя крюкообразные накладки 27, которые устанавливают и крепят на задней зависающей части генератора ударных импульсов 21 со стороны вертлюга 25 и напорного шланга 26 (или кабеля), металлические талрепы 28, анкерные скобы 29 с болтами 30. Все крепежные металлические приспособления, а также узлы переводника из элементов меньшего и большего диаметров 15 и 16, цилиндрообразного и штокообразного узлов 22 и 23 выполняются с 3-4-кратным запасом прочности и оцинкованным покрытием. Приемный лоток 3 выполнен с постоянным диаметром по всей длине и с торцами в форме усеченного конуса, а загрузочные окна 4 и режущие элементы 5 расположены на торце приемного лотка 3 со стороны внешней колонны труб 1. Режущие элементы 5 выполнены, например, в виде твердосплавных резцов, расположены произвольно, но над каждым загрузочным окном 4 закреплен по меньшей мере один режущий элемент 5. The horizontal well expander consists of an external pipe string 1 and a section of auger drilling unit 2, located inside the cylindrical receiving tray 3 with loading windows 4 and cutting elements 5 (Fig. 1). The section of the screw drill stand 2 is placed on the hollow shaft 6, which is mounted on two bearings 7 on bearings 8, and the hollow shaft 6 is provided with an internal through passage 9 for flushing fluid and splines 10. In the outer pipe string 1, the sections of which are connected between each other by nipples 11 and locks 12, a screw drill 13 is placed coaxially with it (Fig. 2). The receiving tray 3 from the front of the outer pipe string 14 is connected to the outer pipe string 1 by an adapter (Fig. 3), made in the form of two cylindrical connecting nodes, where a smaller diameter assembly 15 enters a larger diameter assembly 16 with a stop 17 with a ring at one end 18 to limit translational axial movement. The connecting unit of a larger diameter 16 is rigidly connected, for example, by welding with a cylindrical receiving tray 3, and the unit of a smaller diameter 15 in the axial direction is movably connected to an external pipe string. The end stop 17 is also provided with cutting elements 5. The auger drill 13 is provided with a spline shaft 19 coaxial with it, freely entering along the slots 10 into the hollow shaft 6 of the section of the auger drill stand 2. In this case, a smaller diameter assembly 15 enters a larger diameter assembly 16 along spline elements 20, and spline shaft 19 is made with an increased length and serves as a compensator. On the opposite side, the receiving tray 3 is equipped with a shock pulse generator 21 with a connection between them in the center using a cylinder-shaped and rod-shaped nodes 22,23, where the rod-shaped node 23 enters the cylinder-shaped 22 at one end and is provided with a hole “A” with it for a known finger element or a bolt or other, and the other end is rigidly connected to the shock part of the shock pulse generator 21. The cylindrical assembly 22 is rigidly connected to the end of the cylindrical receiving tray 3, which is connected to the rear hanging part g the shock pulser 21 with elastic braces 24 with fasteners located radially relative to the axis of the cylindrical receiving tray 3. Fasteners include hook-shaped pads 27 that are mounted and mounted on the rear hinged part of the shock pulse generator 21 from the swivel 25 and the pressure hose 26 (or cable), metal lanyards 28, anchor brackets 29 with bolts 30. All fastening metal devices, as well as sub assemblies from elements of smaller and larger about diameters 15 and 16, cylinder-shaped and stock-shaped nodes 22 and 23 are made with 3-4-fold safety margin and galvanized coating. The receiving tray 3 is made with a constant diameter over the entire length and with ends in the shape of a truncated cone, and the loading windows 4 and cutting elements 5 are located on the end of the receiving tray 3 from the side of the outer pipe string 1. The cutting elements 5 are made, for example, in the form of carbide cutters are arranged arbitrarily, but at least one cutting element 5 is fixed above each loading window 4.

Расширитель горизонтальных скважин работает следующим образом (фиг.1-6). Расширитель устанавливают, соединяя его с внешней колонной труб 1 и со шнековым снарядом 13 в приемном котловане 31 (или в подземной выработке) после сооружения известным способом пилот-скважины 32. Для этого узел меньшего диаметра 15 (фиг. 1,2) по резьбе соединяют с замком 12 и с внешней колонной труб 1, а шлицевой вал 19 по шлицам 10 вводят во внутренний канал 9 полого вала 6 секции шнекового бурового става 2. Процесс соединения по резьбе осуществляют механическим способом с помощью первого вращателя 33 (фиг.6) буровой установки 34, а шлицевой вал 19 с секцией шнекового бурового става 2 - с помощью второго вращателя 35 буровой установки 34. Таким образом достигается раздельная кинематическая связь приемного лотка 3 с загрузочными окнами 4 и режущими элементами 5 с узлами 15 и 16 переводника и генератора ударных импульсов 21 с внешней колонной труб 1 и с первым вращателем 33 буровой установки 34, а секции шнекового бурового става 22 с полым валом 6 и шлицевым валом 19 - со вторым вращателем 35 буровой установки 34. Затем производят присоединение генератора ударных импульсов 21, который вводится в цилиндрообразный узел 22 штокообразным узлом 23 и через отверстие "А" крепится известным, например, пальчиковым быстросъемным соединением или болтом (не показан). На генератор ударных импульсов 21 с задней зависающей части его (фиг.5) устанавливают и укрепляют крюкообразные накладки 27, которые соединяют с упругими растяжками 24 с металлическими талрепами 28 и анкерными скобами 29. С помощью болтов 30 фиксируют все вышеуказанные крепежные приспособления на противоположной стороне приемного лотка 3 в радиальном положении относительно его оси. С помощью вращателя металлических талрепов 28 поочередно производят натяжение упругих растяжек 24 и регулируют соосное положение генератора ударных импульсов 21 относительно оси приемного лотка 3. После этого на генератор ударных импульсов устанавливают известный вертлюг 25 и напорный шланг 26, которые соединяют с компрессором 36 или дизельной электростанцией ДЭС. The extender horizontal wells works as follows (Fig.1-6). The expander is installed by connecting it with an external pipe string 1 and with a screw projectile 13 in a receiving pit 31 (or in an underground mine) after a pilot well 32 is constructed in a known manner. For this, a smaller diameter assembly 15 (Fig. 1.2) is threadedly connected with a lock 12 and with an external pipe string 1, and a spline shaft 19 along the splines 10 is introduced into the internal channel 9 of the hollow shaft 6 of the section of the screw drill stand 2. The process of connecting by thread is carried out mechanically using the first rotator 33 (Fig.6) of the drilling rig 34, and a spline shaft 19 with a section she screw shafts 2 - using the second rotator 35 of the drilling rig 34. Thus, a separate kinematic connection of the receiving tray 3 with the loading windows 4 and the cutting elements 5 with the nodes 15 and 16 of the sub and the pulse generator 21 with an external pipe string 1 and s the first rotator 33 of the drilling rig 34, and the sections of the screw drilling rig 22 with the hollow shaft 6 and the spline shaft 19 - with the second rotator 35 of the drilling rig 34. Then, the shock pulse generator 21 is connected to the cylinder image ny shtokoobraznym node 22 and node 23 through the opening "A" is fixed known, for example, fingertip quick connect or screw (not shown). On the shock pulse generator 21 from its rear hinge part (Fig. 5), hook-shaped plates 27 are mounted and strengthened, which are connected to the elastic braces 24 with metal turnbuckles 28 and anchor brackets 29. Using the bolts 30, fix all of the above fastening devices on the opposite side of the receiving tray 3 in a radial position relative to its axis. Using the rotator of the metal lanyards 28, the elastic stretch marks 24 are alternately tensioned and the coaxial position of the shock pulse generator 21 is adjusted relative to the axis of the receiving tray 3. After that, the known swivel 25 and pressure hose 26 are connected to the shock pulse generator, which are connected to the compressor 36 or diesel power station DES .

На холостом ходу производят контрольное опробывание без подачи сжатого воздуха или электроэнергии и промывочной жидкости, производят краткосрочную передачу вращения и подачу поочередно внешней колонне труб 1 с приемным лотком 3, затем шнековому снаряду 13 с секцией шнекового бурового става 2. При вращении первого вращателя 33 буровой установки 34 вращение передается внешней колонне труб 1, от нее узлу меньшего диаметра 15, затем по шлицевым элементам 20 - узлу большего диаметра 16 переводника приемному лотку 3 и генератору ударных импульсов 21 (фиг.1,2,3,5). В момент осевой подачи рабочих нагрузок (Р_o) от вращателя усилие передается по аналогичной схеме через ограничитель 17 с ходом поступательного движения и кольца 18. В случае обратной подачи (Р_o) передается упором узла меньшего диаметра 15 в торец на узле большего диаметра 16 (крайнее левое положение - фиг.3). При вращении второго вращателя 35 буровой установки 34 вращение передается шнековому снаряду 13 и через шлицевой вал 19 по шлицевым элементам полому валу 6 и секции шнекового бурового става 2. В период различной подачи (Р_o) вращателей в разные стороны шлицевой вал 19 сохраняет возможность одновременной передачи вращательных и осевых нагрузок в крайнем положении, а также подачи промывочной жидкости во внутреннюю часть приемного лотка 3 и к секции шнекового бурового става 2. В процессе расширения скважины режущие элементы 5 под воздействием вращающих и ударных нагрузок разрушают горную породу, которая потом попадает в загрузочные окна 4 и внутреннюю полость приемного лотка 3. Затем под воздействием усилий от секции шнекового бурового става 2 и промывочной жидкости, подаваемой через шнековый снаряд 13 и шлицевой вал 19, разрушенная порода подается в кольцевое пространство между внешней колонной труб 1 и шнековым снарядом 13 и далее к устью скважины. Под воздействием генератора ударных импульсов 21 приемный лоток 3 с укрепленными на нем секцией шнекового бурового става 2, режущими элементами 5, полым валом 6, подшипниками 7 и др., а также цилиндрический узел большего диаметра 16 получают ударные импульсы с одновременным вращением, что активизирует процесс разрушения, а также перемещение породы в зоне приемного лотка 3. При этом ударные нагрузки гасятся за счет перемещения по щлицевым элементам 20 узла меньшего диаметра 15 в узле большего диаметра 16, а щлицевого вала 19 - в полом валу 6 и не передаются на внешнюю колонну труб 1 и шнековый снаряд 13. Вращающие и осевые усилия внешней колонне труб 1 и шнековому снаряду 13, приемному лотку 3 и генератору ударных импульсов 21 передаются с различной частотой вращения. При осевом перемещении внешняя колонна труб 1 от вращателя 33 выводит узел меньшего диаметра 15 до упора в ограничитель 17 и регулируется соответственно выход шлицевого вала 19 с помощью второго вращателя 35 буровой установки 34. Реактивные усилия от действия генератора ударных импульсов 21 будут частично гаситься упругими растяжками 24, массой приемного лотка 3 и боковыми сопротивлениями его корпуса в скважине и не будут передаваться на внешнюю колонну труб 1 и шнековый снаряд 13.At idle, test testing is performed without supplying compressed air or electric power and flushing fluid, a short-term rotation transmission and alternating supply of pipes 1 with the receiving tray 3 are made, then to the screw projectile 13 with the section of the screw drill stand 2. When the first rotator 33 of the drilling rig rotates 34, the rotation is transmitted to the external pipe string 1, from it to a node of a smaller diameter 15, then along the spline elements 20 to a node of a larger diameter 16 of the sub of the receiving tray 3 and the shock pulse generator 21 (f g.1,2,3,5). At the moment of axial supply of working loads (P _o ) from the rotator, the force is transmitted in a similar way through the limiter 17 with the progress of the translational motion and ring 18. In the case of reverse feed (P _o ), it is transmitted by the stop of a unit of smaller diameter 15 to an end face on a unit of larger diameter 16 ( extreme left position - figure 3). When the second rotator 35 of the drilling rig 34 rotates, the rotation is transmitted to the screw projectile 13 and, via the splined shaft 19, through the splined elements of the hollow shaft 6 and the section of the screw drill stand 2. During the different feed (P _o ) of the rotators to different sides, the splined shaft 19 retains the possibility of simultaneous transmission rotational and axial loads in the extreme position, as well as the supply of flushing fluid to the inner part of the receiving tray 3 and to the section of the auger drilling rig 2. During the expansion of the well, the cutting elements 5 under the influence of rotation impact and shock loads destroy the rock, which then enters the loading windows 4 and the inner cavity of the receiving tray 3. Then, under the influence of forces from the section of the screw drill stand 2 and flushing fluid supplied through the screw projectile 13 and the spline shaft 19, the destroyed rock is fed into the annular space between the outer pipe string 1 and the screw projectile 13 and further to the wellhead. Under the influence of the shock pulse generator 21, the receiving tray 3 with the section of the screw drill stand 2 fixed thereon, cutting elements 5, the hollow shaft 6, bearings 7, etc., as well as a cylindrical unit of a larger diameter 16 receive shock pulses with simultaneous rotation, which activates the process destruction, as well as the movement of rock in the area of the receiving tray 3. In this case, the shock loads are absorbed due to the movement along the splined elements 20 of a node of a smaller diameter 15 in a node of a larger diameter 16, and the splined shaft 19 in a hollow shaft 6 and not before are on the outer tube 1 and the column shell 13. The auger is rotated and axial forces outer pipe string projectile 1 and the screw 13, the output tray 3, and the shock pulse generator 21 are transmitted with different speed. During axial movement, the external pipe string 1 from the rotator 33 brings the smaller diameter assembly 15 all the way into the stop 17 and, accordingly, the output of the spline shaft 19 is adjusted using the second rotator 35 of the drilling rig 34. The reaction forces from the action of the shock pulse generator 21 will be partially extinguished by elastic braces 24 , the mass of the receiving tray 3 and the lateral resistances of its body in the well and will not be transmitted to the external pipe string 1 and the screw projectile 13.

После завершения процесса расширения скважины предложенное устройство без какой-либо переделки может быть применено и для посадки в проделанную скважину футляра-кожуха (не показан) из труб для защиты прокладываемых коммуникаций. Для этого расширитель перемещается обратно в исходное положение(фиг. 6), а к приемному лотку 3 с помощью тех же анкерных скоб 29 прикрепляется первая секция футляра-кожуха (не показана) с телескопическим внутренним размещением генератора ударных импульсов 21. Это особенно важно в рыхлых, неустойчивых и плывунных отложениях, которые склонны к обвалам стенок скважины. Установка футляра-кожуха может производиться одновременно с чисткой расширенной скважины без вращения внешней колонны 1 приемного лотка 3 при работе шнекового снаряда 13 или при работе только генератора ударных импульсов 21. При соответствующем усиленном вооружении режущими элементами 5 могут быть разрушены включения более крепких пород, а также фрагменты асфальтобетона или железобетона. Значительно повышается надежность расширения и могут быть сооружены скважины увеличенного диаметра (до 2м) на большую протяженность. After completion of the well expansion process, the proposed device without any alteration can also be used for planting a case-casing (not shown) from pipes into the completed well to protect the laid communications. To do this, the expander is moved back to its original position (Fig. 6), and the first section of the case-casing (not shown) with the telescopic internal placement of the shock generator 21 is attached to the receiving tray 3 with the same anchor brackets 21. This is especially important in loose unstable and quicksand deposits, which are prone to collapse of the walls of the well. The installation of the casing can be carried out simultaneously with cleaning the extended well without rotating the external column 1 of the receiving tray 3 when the screw projectile 13 is operating or when only the shock pulse generator 21 is operating. With appropriate reinforced armament with cutting elements 5, inclusions of stronger rocks can be destroyed, and fragments of asphalt concrete or reinforced concrete. Reliability of expansion is significantly increased and wells of increased diameter (up to 2 m) over a large length can be constructed.

Более высокая эффективность ударно-вращательного процесса расширения обеспечивается за счет увеличения количества подводимой к забою дополнительной динамической ударной энергии, генерируемой забойным механизмом в виде ударных импульсов различной силы и частоты, а также за счет интенсификации процесса разрушения породы, происходящей вследствие снижения удельной энергоемкости разрушения грунтов и препятствий. В случае осложнений в скважинах, связанных с обвалом стенок в зонах неустойчивых пород прихватами внешней колонны 1, приемного лотка 3 и т.п., могут быть приняты меры по предотвращению или ликвидации осложнений путем расходки снаряда с реверсивным его ходом. Для этого могут передаваться статические и динамические нагрузки от буровой установки 34 и генератора ударных импульсов 21 в разных направлениях по оси скважины с соответствующей перенастройкой генератора на обратный ход. При необходимости следует избегать передачи прямых динамических нагрузок от генератора ударных импульсов 21 на внешнюю колонну труб 1 и шнековый снаряд 13 при включенных вращателях буровой установки, что легко достигается путем регулировки осевых зазоров между ограничителем 17 и узлом меньшего диаметра 15 и перемещением шлицевого вала 19 от приемного лотка 3. Передача прямых ударных импульсов исключительно только на основной рабочий орган - приемный лоток позволяет значительно увеличить эффективность работы и обеспечить возможность увеличения диаметра и длины горизонтальных скважин при использовании относительно легких буровых установок. Higher efficiency of the shock-rotational expansion process is ensured by increasing the amount of additional dynamic shock energy supplied to the face generated by the bottomhole mechanism in the form of shock pulses of different strength and frequency, as well as by intensifying the process of rock destruction, which occurs due to a decrease in the specific energy consumption of soil destruction and obstacles. In the event of complications in the wells associated with the collapse of the walls in the zones of unstable rocks by tacking of the outer casing 1, receiving tray 3, etc., measures can be taken to prevent or eliminate complications by consuming a projectile with its reverse course. To this end, static and dynamic loads can be transmitted from the rig 34 and the shock pulse generator 21 in different directions along the axis of the well with the corresponding resetting of the generator to the return stroke. If necessary, avoid direct dynamic loads from the shock generator 21 to the outer pipe string 1 and the screw projectile 13 with the rig rotators turned on, which is easily achieved by adjusting the axial clearances between the stop 17 and the smaller diameter assembly 15 and moving the splined shaft 19 from the receiving Tray 3. The transmission of direct shock pulses exclusively only to the main working body - the receiving tray can significantly increase the efficiency and provide the opportunity to increase eniya diameter and length of horizontal wells using a relatively light rigs.

Рассмотрим применение предложенного расширителя на примере сооружения горизонтальных скважин при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций с прокладкой футляров из труб большого диаметра (Д_н=426 мм) под трассами железных дорог и автомагистралями.Consider the application of the proposed expander as an example of the construction of horizontal wells for trenchless laying of underground utilities with the laying of cases from pipes of large diameter (D _n = 426 mm) under the railways and highways.

Для его реализации могут быть использованы имеющиеся буровые установки 34 типа УПВ-130, УПБ-130М конструкции ВИОГЕМ, а также серийные буровые и другие насосы типа ГНОМ НБ 120/40, НБ-4, компрессоры передвижные типа ЗИФ-ВКС-10, XAS 125Dd. Наружную колонну труб 1 составляют из труб диаметром 168 мм, шнековый снаряд 13 - из труб диаметром 89 мм со шнеками диаметром 140 мм. Приемный лоток 3 выполняют из труб диаметром 450 мм. В качестве генератора ударных импульсов 21 могут быть применены различные механизмы и машины вибрационного действия, включая вибромолоты, вибраторы, гидро- и пневмоударные погружные механизмы, пневмопробойные машины и т.п., например, типа ИП 4603, диаметром 130 мм, длиной 1500 мм и весом 80 кг или PC-130 mjnj диаметром 125/142 мм, длиной 946 мм и весом 60 кг. Цилиндрический узел большего диаметра 16 может быть выполнен из высоколегированной стали типа ХН-40 диаметром 200(δ = 20 мм), а цилиндрический узел меньшего диаметра 15-175 мм (δ = 15 мм). Режущие элементы подбираются в зависимости от буримых пород и могут быть выполнены из высокопрочных материалов, например из стали 35 ХГС А с термообработкой до HRC=50-55, обработанные сплавом релита, сормайта, кубонита или зачеканенные пластинами твердого сплава "ПОБЕДИТ". Для закрепления генератора ударных импульсов 21 применяются упругие растяжки 24 из высокопрочных резиновых ремней, стальные серийно выпускаемые анкерные скобы 29, болты 30 и талрепы 28 с закрытым корпусом (вилка или ушко с обоих концов). Указанные крепежные приспособления, а также узел меньшего диаметра 15, узел большего диаметра 16, ограничитель 17, цилиндрообразный узел 22, штокообразный узел 23 выполняют с одинаковым покрытием. For its implementation, existing drilling rigs 34 of the UPV-130, UPB-130M type of the VIOGEM design, as well as serial drilling and other pumps of the GNOM NB 120/40, NB-4 type, mobile compressors of the ZIF-VKS-10, XAS 125Dd type can be used . The outer pipe string 1 is made up of pipes with a diameter of 168 mm, the screw projectile 13 is made of pipes with a diameter of 89 mm and screws with a diameter of 140 mm. The receiving tray 3 is made of pipes with a diameter of 450 mm. As the generator of shock pulses 21, various mechanisms and machines of vibrational action can be applied, including vibratory hammers, vibrators, hydraulic and pneumatic shock immersion mechanisms, pneumatic breakdown machines, etc., for example, type IP 4603, with a diameter of 130 mm, a length of 1500 mm, and weighing 80 kg or PC-130 mjnj with a diameter of 125/142 mm, length 946 mm and weighing 60 kg. A cylindrical assembly of a larger diameter 16 can be made of high-alloy steel of the type KhN-40 with a diameter of 200 (δ = 20 mm), and a cylindrical assembly of a smaller diameter of 15-175 mm (δ = 15 mm). The cutting elements are selected depending on the drill breed and can be made of high-strength materials, for example, 35 HGS A steel with heat treatment up to HRC = 50-55, treated with an alloy of Relite, Sormaite, Cubonite or stamped with hard-wafer plates “WIN”. To fix the shock pulse generator 21, elastic braces 24 of high-strength rubber belts, steel commercially available anchor brackets 29, bolts 30 and turnbuckles 28 with a closed housing (fork or eyelet at both ends) are used. These fasteners, as well as a smaller diameter assembly 15, a larger diameter assembly 16, a stopper 17, a cylinder-shaped assembly 22, a rod-shaped assembly 23 are made with the same coating.

Таким образом предложенная конструкция позволяет расширить функциональные возможности расширителя. По сравнению с известными расширителями горизонтальных скважин предложенное устройство имеет ряд преимуществ, к числу которых можно отнести:
- увеличение механической скорости процесса расширения скважины;
- достижение возможности надежного перемещения труб футляров при прокладке бестраншейных подземных коммуникаций, в том числе в неустойчивых, песчаных и плывунных грунтах;
- обеспечение возможности увеличения диаметра и протяженности скважин и перемещаемых трубчатых футляров;
- обеспечение возможности разрушения прослойков крепких пород валунов, фрагментов асфальтобетона, а также железобетона и т.п.Thus, the proposed design allows you to expand the functionality of the expander. Compared with the known horizontal well extenders, the proposed device has a number of advantages, which include:
- increase the mechanical speed of the process of expansion of the well;
- achieving the possibility of reliable movement of the tubes of the cases when laying trenchless underground utilities, including in unstable, sandy and quicksand soils;
- providing the possibility of increasing the diameter and length of the wells and movable tubular cases;
- providing the possibility of destruction of the layers of strong rocks of boulders, fragments of asphalt concrete, as well as reinforced concrete, etc.

Claims

A horizontal well extender, including an external pipe string, a screw drill and a section of a screw drill stand, located inside a cylindrical receiving tray with a loading window and cutting elements, characterized in that the screw drill is equipped with a spline shaft coaxial with it and entering the hollow shaft through the splines auger drilling unit, the receiving tray is connected to an external pipe string by a sub made in the form of two cylindrical connecting nodes, where a smaller diameter unit along the splined elements the end thereof enters a large-diameter assembly containing a limiter to limit the translational axial movement, while the larger-diameter connecting assembly is rigidly connected to the cylindrical receiving tray, and the smaller-diameter assembly is movably axially connected to the outer pipe string, and on the opposite side the receiving tray is provided a shock pulse generator with a connection to each other in the center using a cylinder-shaped and rod-shaped nodes, where the rod-shaped node at one end enters the cylinder-shaped and sn It is equipped with a joint with it, and the other end is rigidly connected to the shock part of the shock pulse generator, while the cylindrical assembly is rigidly connected to the end of the cylindrical receiving tray, which, in addition, is connected to the rear hanging part of the shock pulse generator by elastic braces with fasteners located in the radial position relative to the axis of the cylindrical receiving tray, while the latter is made with a constant diameter along the entire length and with ends in the form of a truncated cone, and loading Noe window with additional windows, and the cutting elements are arranged on the end face of the receiving tray from the outer tubing string, wherein the cutting elements are positioned arbitrarily, but above each loading box is secured by at least one cutting element.