RU26243U1

RU26243U1 - DRILLING RIG FOR TAPLED PIPELINE INSTALLATION

Info

Publication number: RU26243U1
Application number: RU2002103760/20U
Authority: RU
Priority date: 2002-02-11
Filing date: 2002-02-11
Publication date: 2002-11-20

Description

20421 о V 76020,421 about V 760

Установка буровая для бестраншейной нрокладкн трубопроводовDrilling rig for trenchless pipe installation

Изобретение относится к производству бурового оборудования для горизонтального бурения, которое может быть использовано для прокладки водо, нефте-, газопроводов, канализации, электрических и телефонных кабелей под водными преградами, железными и автомобильными дорогами, взлетно - посадочными полосами аэропортов, охраноприродными зонами и др.The invention relates to the production of drilling equipment for horizontal drilling, which can be used for laying water, oil, gas pipelines, sewers, electric and telephone cables under water barriers, railways and highways, runways of airports, conservation zones, etc.

Известна установка горизонтального бурения 1 содержащая трубный патрон с механизмом подачи его к забою, внутри которого расположен механизм бурения и механизм удаления грунта из трубного патрона, выполненньщ в виде шнекового транспортера, размешенного в желобе. Рама выполнена с возможностью перемещения вдоль трубного патрона. Буровая головка приводится во вращение приводом и одновременно подается вперед. Недостатком данного устройства являются малые функциональные возможности. Так, при встрече с включениями, непреодолимыми для разработки буровой головкой , последняя выводится из забоя путем демонтажа и тем самым обеспечивается доступ обслуживающего персонала в забой. Обслуживающий персонал удаляет из забоя включения, установка монтируется вновь и процесс бурения продолжается.A well-known horizontal drilling installation 1 containing a pipe cartridge with a mechanism for feeding it to the face, inside which there is a drilling mechanism and a mechanism for removing soil from the pipe cartridge, made in the form of a screw conveyor, placed in the gutter. The frame is arranged to move along the tube holder. The drill head is driven by the drive and is simultaneously fed forward. The disadvantage of this device is its small functionality. So, when meeting with inclusions that are insurmountable for the development of a drill head, the latter is removed from the face by dismantling, and this ensures access for maintenance personnel to the face. The maintenance staff removes the inclusions from the bottom, the installation is mounted again and the drilling process continues.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является буровая установка модели DD 660 фирмы « Amerikan aughers (США) 2The closest in technical essence and the achieved effect is the drilling rig model DD 660 company "Amerikan aughers (USA) 2

Установка - прототип содержит станину, состояп5ую из верхней и нижней рам, соединенных на одном конце шарнирно, а по остальной длине - рядом регулируемых по высоте опор - домкратов. Нижняя рама станины жесткоInstallation - the prototype contains a frame, consisting of upper and lower frames connected at one end pivotally, and along the rest of the length - a number of jacks that are adjustable in height for the supports. The bottom frame of the bed is rigid

соединена с опорой, представляющей собой крупногабаритную прямоугольную плиту, снабженную вертикальными отверстиями, в которые при монтаже установки забиваются металлические сваи для ее укрепления на грунте. На верхней раме станины установлен буровой станок, представляющий собой центральный вал (шпиндель) в котором устанавливается бурильная труба с буровым инструментом снабженный средством для ее возвратно - поступательного движения и средством для ее вращательного движения. Внутри бурильной трубы имеется канал для подачи бурового раствора в зону бурения. Средство для возвратно поступательного движения и вращательного движения бзфильной трубы выполнено на основе зубчатой передачи с гидроприводом: рейка - шестерня в первом случае и зубчатый редуктор - во втором.connected to a support, which is a large rectangular plate, equipped with vertical holes, into which metal piles are hammered during installation of the unit to strengthen it on the ground. A drilling rig is installed on the upper frame of the bed, which is a central shaft (spindle) in which a drill pipe with a drilling tool is installed, equipped with a means for its reciprocating motion and a means for its rotational movement. Inside the drill pipe there is a channel for supplying drilling fluid to the drilling zone. Means for reciprocating motion and rotational movement of the bzfil pipe are made on the basis of a hydraulic gear transmission: a rack - a gear in the first case and a gear reducer - in the second.

Установка - прототип обладает рядом существенных недостатков. Она предусматривает использование только гидропривода для вращения колонны бурильных труб. Однако, при этом неизбежно возникают перекосы и, как следствие, биения, которые деформируют колонну и могут привести к ее поломке, что снижает ресурс бурового станка в целом. Кроме того, установка - прототип не предусматривает альтернативного привода, позволяющего не прерывать процесс бурения в случае сбоя в системе гидроприводов. К недостаткам установки - прототипа следует отнести также способ закрепления ее на грунте при монтаже, т.к сваи, забиваемые в грунт через отверстия в плите деформируются, что исключает их повторное использование, а сам процесс забивания свай при монтаже и извлечения их из грунта при демонтаже требует дополнительного специального оборудования.Installation - the prototype has a number of significant drawbacks. It provides for the use of only a hydraulic actuator for rotation of the drill pipe string. However, in this case, distortions and, as a result, beats inevitably occur, which deform the column and can lead to its breakdown, which reduces the resource of the drilling rig as a whole. In addition, the installation - the prototype does not provide an alternative drive that allows you to not interrupt the drilling process in the event of a failure in the hydraulic drive system. The disadvantages of the installation of the prototype should also include the method of fixing it on the ground during installation, because the piles driven into the soil through the holes in the plate are deformed, which excludes their reuse, and the process of driving the piles during installation and removing them from the soil during dismantling requires additional special equipment.

Задачей, на рещение которой направлено заявляемое изобретение является создание универсальной установки имеющей альтернативную систему привода, по соотношению «цена - качество - привлекательную для отечественных пользователей.The task, the solution of which the claimed invention is directed, is to create a universal installation having an alternative drive system, in the ratio "price - quality - attractive to domestic users.

р д верхней и нижней рам, соединенных на одном конце шарнирно, а по остальной длине рядом регулируемых по высоте опор - домкратов, причем нижняя рама жестко связана с опорой, а на верхней раме установлен буровой станок включающий центральный вал ( шпиндель), в котором закреплена одна или несколько последовательно расположенных буровых труб с буровым инструментом на свободном конце, снабженный устройством для его возвратно - поступательного и вращательного движения, причем внутри бурильных труб имеется канал для подачи в зону бурения через подающее устройство бурового раствора, е отличие от прототипа внутри бурильных труб дополнительно уложен электрический кабель, один конец которого связан с буровым инструментом, а другой, через подающее устройство - с источником электроэнергии, устройство для возвратно - поступательного движения представляет собой четыре привода, каждый из которых включает связанные с гидромотором планетарные редукторы, вертикально установленные так, что их шестерня входит в зацепление с рейкой на раме, средство для вращательного движения представляет собой два гидромотора, связанные через ведущий вал - шестерню, зубчатое колесо с резьбовым концом шпинделя Поставленная задача решается также тем, что подающее устройство содержит укрепленные на основании устройство для подачи электроэнергии ( токоприемник) представляющий собой блок коллекторов и устройство для подачи бурового раствора ( вертлюг), представляющий собой функционально связанные первый патрубок, связанный с источником бурового раствора и выполненный с возможностью вращения второй патрубок, связанный с колонной буровых труб. Кроме того, поставленная задача решается тем, что опора представляет собой параллелепипед, выполненный из металлической арматуры. На рисунке 1 представлен общий вид заявляемой установки, на - устройство для подачи бурового раствора ( вертлюг), на рис.3 -устройство возвратно - поступательного и вращательного движения центрального вала.a number of upper and lower frames, which are pivotally connected at one end, and jacks are adjustable along the remaining length of a row of height-adjustable supports, the lower frame being rigidly connected to the support, and a drilling rig including a central shaft (spindle) is mounted on the upper frame, in which one or more consecutively located drill pipes with a drilling tool at the free end, equipped with a device for its reciprocating and rotational movement, moreover, inside the drill pipes there is a channel for feeding into the drilling zone through drilling fluid supply device, unlike the prototype, an electric cable is additionally laid inside the drill pipe, one end of which is connected to the drilling tool, and the other, through the supply device, to an electric power source, the device for reciprocating movement consists of four drives, each of which includes planetary gearboxes connected with a hydraulic motor, vertically mounted so that their gear engages with the rack on the frame, They are two hydraulic motors connected through a drive shaft - a gear, a gear wheel with a threaded end of the spindle. The problem is also solved by the fact that the supply device comprises a power supply device (current collector) mounted on the base, which is a manifold block and a drilling fluid supply device (swivel ), which is a functionally connected first pipe connected to a source of drilling fluid and configured to rotate a second pipe connected to a drill string rub. In addition, the task is solved in that the support is a parallelepiped made of metal reinforcement. Figure 1 shows a general view of the inventive installation, on - a device for supplying drilling fluid (swivel), in Fig. 3 - a device for reciprocating - translational and rotational movement of the central shaft.

Установка буровая для бестраншейной прокладки трубопроводов содержит станину, состоящую из верхней 1 и нижней 2 рам. Одним концом рамы соединены шарниром . По остальной длине рамы 1 и 2 связаны рядом регулируемых по высоте опор - домкратов 3. Нижняя рама 2 жестко связана с опорой 4. На верхней раме смонтирован буровой станок 5. Он представляет собой связанный с подаюш,им устройством 6 центральный вал ( узел шпинделя) 7 в который закрепляется одна или несколько последовательно соединенных бурильных труб с буровым инструментом на свободном конце ( не показаны). Имеется комплекс средств - опорные катки, направляющие ролики и кронштейны с фрикционными вкладыщами, которые противодействуют комплексу действующих на вал 7 рабочих нагрузок. Они на чертеже не показаны. Средство для возвратно - поступательного движения и вращательного движения центрального вала ( фиг.З) представляет собой привод вращательного движения центрального вала 7 содержащий два гидромотора 8 крутящий момент от которых через редукторы подается на центральный вал 7, а привод возвратно - поступательного движения центрального вала 7 представляет собой четыре идентичных жестко связанных с ним гидромотора, крутящий момент с которых через планетарные редуктора передается на щестерни 9, функционально связанные с зубчатой рейкой 10 ( фиг.1), жестко установленной вдоль верхней рамы 1. Внутри колонны бурильных труб уложен электрокабель, один конец которого соединен с буровым инструментом, а другой, через подающее устройство 6 с источником электроэнергии. Подающее устройство 6 содержит укрепленные на основании устройство для подачи электроэнергии ( токоприемник), представляющий собой блок коллекторов ( не показаны) и устройство для подачи бурового раствора - вертлюг( см. фиг.2), представляющий собой корпус 11с первым патрубком 12 и выполненным с воозможностью вторым патрубоком 13. Первый патрубок 12 связан через штуцер 14 с источником бурового раствора, второй патрубок 13 связан через штуцер 15с колонной буровых труб. Опора 4 представляет собой параллелепипед, сваренный из металлической арматуры. В одном из вариантов выполнения заявляемой установки опора 5 имеет размеры 500 х 600 хЗООсм, причем последний размер - высота.A drilling rig for trenchless laying of pipelines contains a bed consisting of upper 1 and lower 2 frames. One end of the frame is hinged. The rest of the length of the frame 1 and 2 are connected by a series of height-adjustable supports - jacks 3. The lower frame 2 is rigidly connected to the support 4. The drilling rig 5 is mounted on the upper frame. It is a central shaft (spindle unit) connected to the feeding device 6 by the device. 7 into which one or more drill pipes are connected in series with a drilling tool at the free end (not shown). There is a set of tools - track rollers, guide rollers and brackets with friction inserts that counteract the set of 7 working loads acting on the shaft. They are not shown in the drawing. The means for the reciprocating motion and rotational motion of the central shaft (Fig. H) is a rotational motion drive of the central shaft 7 containing two hydraulic motors 8 from which the gears are supplied to the central shaft 7, and the reciprocating motion of the central shaft 7 is four identical rigidly connected hydraulic motors, the torque from which is transmitted through planetary gears to gears 9, functionally connected to the gear rack 10 (Fig. 1 ) rigidly installed along the upper frame 1. An electric cable is laid inside the drill pipe string, one end of which is connected to the drilling tool, and the other, through the feeding device 6, with an electric power source. The supply device 6 comprises a power supply device (current collector) mounted on the base, which is a manifold block (not shown) and a drilling fluid supply device — a swivel (see FIG. 2), which is a housing 11 with a first pipe 12 and configured to the second nozzle 13. The first nozzle 12 is connected through the nozzle 14 to the source of drilling fluid, the second nozzle 13 is connected through the nozzle 15c with a drill pipe string. The support 4 is a parallelepiped welded from metal reinforcement. In one embodiment of the inventive installation, the support 5 has dimensions of 500 x 600 hZOOcm, the last dimension being height.

Заявляемая установка работает следующим образом. Готовится площадка для размещения оборудования. Готовится углубление для (.3 размещения в не опоры 4. На площадку устанавливается станина и на ее верхней раме монтируется буровой станок 6. Буровой станок должен монтироваться на расстоянии не менее трех метров от точки забуривания. После окончания монтажа включается привод возвратно - поступательного движения. Крутящий момент с гидоромоторов передается через планетарные редукторы на шестерни 9, которая вращаясь вокруг вертикальной оси движется вдоль зубчатой рейки 10, с которой находится в зацеплении. Таким образом буровой инструмент подается к точке забуривания. Одновременно включается привод вращательного движения центрального вала 7. Крутящий момент с двух гидромоторов через редукторы передается на центральный вал . Включается подача бурового (промывочного) раствора и начинается процесс бурения пионерной скважины. После того, как использована вся длина бурильной трубы, осуществляют присоединение к ней следующей трубы. Центральный вал (узел шпинделя) 7 отводят в исходное положение. Укрепляют в шпинделе новую бурильную трубу и с помощью набора ключей ( на рисунках не показаны) соединяют трубы в колонну. Процесс бурения продолжается до выхода бурового инструмента на поверхность. Чтобы обеспечить бурение пионерной скважины в расчетных параметрах ( согласно проекта) исходя из показаний телеметрии производят ориентацию бурового инструмента. После сооружения пионерной скважины производят ее расширение ( разбуривание). Исходя из грунтовых условий и диаметра прокладыемого трубопровода процесс сооружения бестраншейного перехода может происходить в два и более этапов, завершающим из которых является процесс протаскивания трубопроводов в скважине.The inventive installation operates as follows. A site is being prepared for equipment. A recess is being prepared for (.3 placement in a non-support 4. A bed is installed on the platform and the drilling rig is mounted on its upper frame 6. The drilling rig must be mounted at least three meters from the drilling point. After installation, the reciprocating drive is switched on. The torque from the hydraulic motors is transmitted through planetary gears to the gears 9, which rotates around the vertical axis and moves along the gear rack 10, with which it is engaged. At the same time, the rotary motion drive of the central shaft 7 is turned on. The torque from two hydraulic motors is transmitted to the central shaft via gearboxes. The drilling fluid (flushing) fluid is turned on and the pioneer well drilling process begins. After the entire length of the drill pipe has been used, the following pipe is connected to it: The central shaft (spindle assembly) 7 is retracted to its original position. A new drill pipe is fastened in the spindle and, using a set of keys (not shown in the figures), the pipes are connected into a string. The drilling process continues until the drilling tool comes to the surface. To ensure the drilling of a pioneer well in the design parameters (according to the project), based on the telemetry readings, the drilling tool is oriented. After the construction of the pioneer well, it is expanded (drilled). Based on the soil conditions and the diameter of the pipeline being laid, the process of constructing a trenchless transition can occur in two or more stages, the final of which is the process of pulling pipelines in the well.

верка выявила ее явные преимущества по сравнению с прототипом. Дублирующий привод ( гидравлический и электрический) позволил ускорить процесс прокладки трубопровода за счет того, что бурение осуществляется с помощью электробура, а протаскивание трубопровода в помощью гидропривода. Заявляемая установка проста и надежна в транспортировке, монтаже/ демонтаже и в эксплуатации. Так менее затратным стал монтаж установки. Отпала необходимость в дополнительном оборудовании для забивания свай опоры. Затраты на сами сваи, которые в прототипе по сути являлись одноразовыми также отпали. Более того, опущенная на значительную глубину в землю опора не только просто и надежно фиксирует всю установку, но является дублирующим заземлением. Это особенно важно, если учесть, что в заявляемой установке появился альтернативный привод в виде электробура, т.е. энергонась1щенность установки возросла, а работа в полевых условиях требует дополнительной защиты от экстремальных природных явлений, например грозовых разрядов. Все эти факторы увеличивают «живучесть установки, ее надежность, производительность и безопасность эксплуатации при одновременном снижении себестоимости.Verification revealed its clear advantages compared with the prototype. Duplicate drive (hydraulic and electric) allowed to accelerate the process of laying the pipeline due to the fact that drilling is carried out using an electric drill, and pulling the pipeline using a hydraulic actuator. The inventive installation is simple and reliable in transportation, installation / dismantling and operation. So installation of installation became less expensive. The need for additional equipment for driving piles of support has disappeared. The cost of the piles themselves, which in the prototype were essentially disposable, also fell away. Moreover, a support lowered to a considerable depth into the ground not only simply and reliably fixes the entire installation, but it is a duplicate ground. This is especially important, given that in the inventive installation appeared an alternative drive in the form of an electric drill, i.e. The power supply of the installation has increased, and field work requires additional protection from extreme environmental events, such as lightning discharges. All these factors increase the "survivability of the installation, its reliability, performance and operational safety while reducing cost.

Источники информации, принятые во внимание:Sources of information taken into account:

1.Авторское свидетельство СССР № 1364684 , опубл. В Б.И. № 1 от 7.01.88г.1. The author's certificate of the USSR No. 1364684, publ. In B.I. No 1 dated 7.01.88

2.Рекламный проспект фирмы« Amerikan aughers - (США) - « «.2. Advertising prospectus of the company “Amerikan aughers - (USA) -“ “.

i xC :г 6i xC: g 6

Claims

1. A drilling rig for trenchless laying of pipelines, comprising a bed consisting of an upper and lower frame, pivotally connected at one end and the jacks along the remaining length in a row of height-adjustable supports, the lower frame being rigidly connected to the support, and the drilling frame is mounted on the upper frame a machine including a central shaft (spindle), in which one or more successive drill pipes are mounted with a drilling tool at the free end, provided with means for its reciprocating movement and movement, and inside the drill pipe there is a channel for supplying drilling fluid through the feed device to the drilling zone, characterized in that an additional electrical cable is laid inside the drill pipe, one end of which is connected to the drilling tool, and the other through the feed device to an electric power source, the means for reciprocating movement consists of four drives, each of which includes planetary gearboxes connected with a hydraulic motor, vertically mounted so that their the gear is engaged with the rack on the frame, the means for rotational movement is two hydraulic motors connected through a drive shaft - a gear, a gear wheel with a threaded end of the spindle.

2. The installation according to claim 1, characterized in that the supply device comprises a power supply device (current collector) mounted on the base, which is a manifold block and a drilling fluid supply device (swivel), which is a functionally connected first pipe connected to a source drilling fluid and rotatably second nozzle connected to the drill pipe string.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the support is a parallelepiped lowered into the ground during installation, made of metal reinforcement.