SE506758C2 - Berg- och jordborrningsaggregat för roterande borrning - Google Patents

Description

506 758 2 5-5 i fig 4, fig 6 visar kopplingsschemat for det tryckmediumsystem som ingår i borraggregatet visat på ñgurema 1-5 och ñg 7 visar ett altemativt utförande av en del av kopplingsschemat enligt ñg 6.

Borraggregatet visat på figurerna 1-5 har en matarbaik 11 som uppbäres av expanderbultar 12. Matarbalken kan istället uppbäras av ett hjulburet underrede eller uppbäras på annat sätt om så befinnes lämpligt. En släde 13, som uppbär en borrkropp 14, är glidbar utmed matarbalken 11 med hjälp av två parallella kedjor 15, en kedja 16 och en matningsmotor i form av en matningscylinder 17. Denna matningscylinder 17 har två tillfórselledningar 18, 19. Om tryckmedium tillföres genom tillförselledningen 18, så förskjutes kolvstången 20 bakåt, d.v.s. uppåt i fig. 1 och kedjan 16 drar släden 13 framåt, d.v.s. nedåt i ñg. 1. Om tryckmedium i stället tillföres ledningen 19 så dras släden 13 bakåt, d.v.s. uppåt, av kedjoma 15.

På matarbalkens 11 fiärnre del är en rörhållare 21 anordnad så, att dess gripbackar 22, ñg. 3, av ijäderkraften i tallrikstj ädrar 24 bringas att gripa en borrsträng, exempelvis ett borrör 23. Genom tryckmediepåverkan på en kolv 24a övervinnas fjädrar-nas 24 krafi och gripbackama 22 bringas att öppna. Tryckmedietillftïrseln är anordnad genom en ledning 25.

Borrstrången 23 består av ett flertal hopskmvade borrsträngelement , d.v.s. rörlängder, och en borrkrona 26. Vid borrning i berg kan borrkronan 26 vara en rörformad diamantborrkrona och den första rörlängden vara ett s.k. kärnrör fór uppsarnling av en borrkäma. För tillförsel av spolvatten till borröret användas en vattenleka 49.

I borrkroppen 14 som på fig. 5 är visad i sektion, ingår en chuck 27 som har ett hus 28. Denna chuck 27 är roterbart lagrad i borrkroppens hus 29 med ett rullager 30 och ett kullager 31 och medföljer således i borrkroppens 14 axiella rörelser.

En reversibel tryckmediedriven rotationsmotor 32 är anordnad att rotera chucken 27 via en kuggvåxel, som består av kugghjul 33, 34 infåsta med kilar 35.

Rotationsmotom 32 har två altemativa tillförselledningar 36, 37. Vid 506 758 3 tryckmedietillförsel genom ledningen 36 roterar motom 32 framåt och vid tillförsel genom ledningen 37 roterar motom bakåt.

Trycknedium till chucken 27 tillföres genom en ledning 38 och via ett cirkulärt spår 39 i huset 29 till en kanal 40 i chuckens hus 28. Olja tillåtes att läcka genom en cirkulär spalt 41 mellan den roterande chucken 27 och det stillastående huset 29.

Denna olja uppsamlas och ledes genom en dräneringsledning 42 tillbaka till en tank 52.

I chuckhuset 28 är ett hylsformat och flänsförsett kolvelement 43 av elastomert material tätande inspänt med hjälp av en distanshylsa 44 och ett lock 45. Vid tryckmedietillförsel genom ledningen 38 påverkas gripbackar 46 av kolvelementet 43 till att gripa borrsträngen 23. Fjäderblad 47 är anordnade mellan gripbackama 46 för att hålla dessa ur gripläge när ledningen 38 är trycklös. Gripbackama 46 styrs av styrpirinar 48, som överför vridmoment direkt från chuckens hus 28 till gripbackarna 46, så att kolvelementet 43 ej utsättes för vridmoment när chucken 27 roteras.

I kopplingsschemat, figur 6, återfinnes rörhållaren 21 och chucken 27, matningscylindem 17, rotationsmotom 32 och ledningarna 18, 19, 25, 36, 37, 38, 42, vilka tidigare beskrivits. Referensnummer 51 hänför sig till ett tryckförsörjningsaggregat som består av en tank 52 och en pump 53 som drivs av en motor E. Tryckförsörjningsaggregatet 51 är vanligen anordnat på avstånd från borraggregatet i övrigt, varvid punpen levererar tryckmedium, länpligen tryckolja, genom en huvudledning 54 till ett reglerblock 56, som på figuren är antytt med streckprickade linjer. Pumpen 53 är lämpligen tryckkompenserad, så. att den levererar olja av konstant tryck oberoende av den uttagna mängden olja. Returolja ledes från reglerblocket 56 via en returledning 55 tillbaka till tanken 52.

En manöverventil 57 för rotationsmotom 32 erhåller tryckmedium från huvudledningen 54. Denna ventil 57, som benämnes rotationsventilen, har tre alternativa lägen, vilka på figur 6 betecknats a, b och c. Med läge b inkopplat, såsom visas på figuren, är ledningarna 36, 37 anslutna till returledningen 55 och rotationsmotom 32 roterar följaktligen ej. Med läge a inkopplat, tillföres ledningen 36 506 758 4 tryckolja medan ledningen 37 dräneras genom returledningen 55. Rotationsmotorn 32 roterar därför framåt. Med läge c inkopplat dräneras i stället ledningen 36 och ledningen 37 tillföres tryckolja, så att rotationsmotorn 32 roterar bakåt.

Borrkroppens 14 axiella förskjutning manövreras med en manöverventil 58, som benämnes rnatningsventilen. Denna har likaledes tre lägen, som betecknats a, b, c.

Med läge b inkopplat, såsom visas på figuren, är matningscylinderns 17 båda tillförselledningar 18, 19 anslutna till returledningen 55, varför ingen axiell förskjutning av borrkroppen 14 âstadkommes. Om rotationsventilen 57 samtidigt står i läge b, så är huvudledningen 54 direkt ansluten till returledningen 55 och hela borraggregatet går i tomgång. Matningsventilen 58 tillföres tryckolja genom en ledning 59 oberoende av vilket läge rotationsventilentilen 57 intar. Med matningsventilens 58 läge a inkopplat tillföres tryckolja till ledningen 18 medan ledningen 19 är kopplad till returledningen 55. Således iörskjutes borrkroppen 14 framåt. Med läge c inkopplat tillföres tryckolja till ledningen 19 och avledes genom ledningen 18, så att borrkroppen 14 i stället fórskjutes bakåt.

Tillförselledníngama 25, 38 till rörhållaren 21 och chucken 27 utgör grenledningar till en gemensam tillförselledning 60. När en väljarventil 61 har ett läge a inkopplat så är matningscylinderns 17 tillförselledning 18 ansluten till ledningen 60. Med ett läge c inkopplat är i stället den andra tillfórselledningen 19 ansluten och med ett läge b inkopplat är ledningen 60 avstängd från ledningarna 18 och 19. Ledningen 38 till chucken 27 är ansluten till rotationsmotorns båda tillförselledningar 36, 37 medelst förbindelseledningar 62, 63. Backventiler 64 i dessa fórbindelseledningar 62, 63 tillåter flöde endast i riktning mot ledningen 38. Mellan förbindelseledningamas 62, 63 anslutningar till ledningen 38 och anslutningen av ledningen 25 till ledningen 38 är en envägs strypventil 65 anordnad. En avstängningsventil 66 är också anordnad 1 ledningen 38.

En ställbar reduceringsventil 67 i ledningen 18 används för att maximera matningskraften, som kan avläsas på en manometer 68. På en annan manometer 69 kan trycket i huvudledningen 54 avläsas. I ledningen 19 till matningscylindem 17 är en ställbar ventil 70 anordnad. Denna ventil är automatiskt stängd när trycket i 506 758 5 ledningen 19 är lägre än ett fórutbestämt tryck. Ventilen 70 har till uppgift att vid nedåtriktad borrning kompensera vikten av borrkroppen 14 och borrsträngen 23 samt att förhindra att borrkroppen med borrsträngen rör sig nedåt enbart på grtmd av egenvikten. En backventil 71 är parallellkopplad med ventilen 70 för att returrörelse av borrkroppen 14 ej skall hindras.

För tomgångskörrring ställes, såsom tidigare nämnts, både rotationsventilen 57 och matningsventilen 58 i neutralläge, d.v.s. i läge b. Borröret 23 hålls då av rörhållaren 21. När borrning skall igångsättas ställes först väljarventilen 61 i läge b. Därefter töres rotationsventilen 57 till läge a varvid olja strömmar genom fórbindelseledningen 62 till rörhållaren 21 och chucken 27, så att chucken 27 griper borröret och rörhållaren 21 släpper detta, om ventilen 101 står i det i fig 6 visade läget, samtidigt som chucken 27 börjar rotera. Matningsventilen 58 föres till läge a och matningen börjar.

Mätningen avstannar autonatiskt när matningscylindern 17 uppnått sitt ändläge. om inte matningsventilen 58 dessförinnan slås om.

När rotationsventilen 57 sedan återställes i neutralläget b , så växlar rörhållaren och chucken grepp och en ny rörlängd kan manuellt påskruvas borröret 23. Vattenlekan 49 påskruvas därefter borrörets 23 ände. När matningsventilen 58 fóres till läge c returneras borrkroppen 14 till sitt bakre läge. Borrningen börjar åter när rotationsventilen 57 och matningsventilen 58 ställes i lägena a.

För utdragning av borröret 23 ställes väljarventilen 61 i läge c och rotationsventilen 57 ställes i neutralläget b. Matningsventilen 58 användes sedan som ett gemensamt nanöverorgan för rörhållaren 21, chucken 27 och matningscylindern 17. När matningsventilen 58 töres från neutralläget b till läget c släpper rörhållaren 21 borröret och chucken 27 griper och drar borröret bakåt. När matningsventilen 58 föres till läge a växlar rörhållaren och chucken automatiskt grepp och borrkroppen 14 går framåt utan att föra borröret 23 med sig.

Detta upprepas om så erfordras tills lämplig borrörslängd dragits ut, varefter matningsventilen 58 föres till neutralläget b och rotationsventilen 57 fóres till läge c, så att chucken 27 roterar bakåt. Härvid trycksätts ledningen 102 varigenom ventilen 506 758 s 101 förskjuts åt höger i fig 6. Härigenom ansluts ledningen 25 via ledningen 104 och ledningen 55 till tanken 52. Detta innebär att rörhållaren 21 griper borrsträngen 23 även om matningsventilen 58 ställs i läge c för matning bakåt. Efter isärskruvningen av skarven 99 ställs rotationsventilen 57 i neutralläge. För att återställa ventilen 101 till det i fig 6 visade läget ställs matningsventilen 58 i läge a för matning framåt.

Härigenom trycksätts ledningen 103 så att ventilkroppen förskjuts eftersom ledningen 102 via ventilen 57 är ansluten till tanken 52. Rörhållarens 21 och chuckens 27 gemensamma tillförselledning 60 dräneras nu genom väljarventilen 61 och natningsventilen 58. Chucken 27 tillíöres dock tryckolja via fórbindelseledningen 62.

Trycket i chucken upprätthålles på grund av styrpventilen 65, varför chucken 27 griper. Rörhållaren 21 bibehåller dock sitt grepp eftersom flödet genom strypventilen 65 dräneras genom rörhållarens 21 och chuckens 27 gemensamma tillförselledning 60. En mellan rörhållaren och chucken placerad rörskarv isärskruvas därför maskinellt då manöverventilerna 57, 58 står i detta läge. För att säkerställa bräckning av hårt åtdragna skarvar kan rörhållaren 21 göras begränsat vridbar med en vridbarhet på exempelvis 25° sa att slag kan erhållas.

Då återinföring av borröret önskas ställes väljarventilen 61 i läge a. Chucken 27 kommer nu att föra med sig borröret 23 vid rörelse framåt. Manövrering sker med matningsventilen 58 medan rotationsventilen 57 får kvarstå i neutralläget b.

När borröret 23 har införts så långt att rörhållaren 21 kommit att hålla yttre änden av röret påskruvas en ny rörlängd löst varefter borrkroppen 14 köres bakåt. Därefter föres rotationsventilen 57 till läge a så att chucken 27 samtidigt griper och roterar rörlängden, medan rörhållaren 21 håller borröret 23 vilket liksom vid isärskruvning beror på strypventilen 65. Efter hopskruvning infóres åter borröret 23 till dess att rörhållaren 21 åter kommer att hålla yttre änden: av borröret För att den första borrörslängden, kärnröret, skall kunna införas genom rörhållaren 2l och chucken 27 måste båda dessa hållas öppna samtidigt. För detta ändamål stänger man ventilen 66, ställer rotationsventilen 57 i neutralläget b samt väljarventilen 6l och matningsventilen 53 i läge a. Borrkroppen 14 föres då framåt tills den stannar i sitt främre ändläge. Både rörhållaren 21 och chucken 27 är då öppna. 506 758 7 Alternativt kan väljawentilen 61 och matningsventilen 58 ställas i läge c, varvid borrkroppen 14 stannar i sitt bakre läge.

Såsom ovan framkonmit erhålles rörhållarens 21 och chuckens 27 manövrering automatiskt vid det ovan beskrivna borraggregatet. Under borrning samt påskruvning och isärskmvriing av borrsträngelement verkställes chuckmanövreringen således med rotationsmotorns reglerventil 57 medan den under utdragning eller införing av borrsträngen verkställes med matningsmotoms reglerventil 58.

Särskilt vid större borraggregat kan det vara önskvärt att borra i berg med ett relativt högt varvtal, medan ett lägre varvtal och ett högre moment erfordras vid borrning i jord samt vid isärskruvning eller hopskruvning av borrsträngelement. För detta ändamål kan en växellåda införas mellan rotationsmotom 32 och chucken 27, så att två olika utväxlingar mellan motorn och chucken kam erhållas. Vid ett alternativt utförande kan axialkraft och vridmoment vid borrning i berg i stället överföras med en på borrkroppens 14 bakre del monterad frikopplingsbar koppling, som påskruvas borrsträngens 23 bakre ände. Denna koppling är anordnad att över en kuggväxel roteras med högre varvtal än chucken 27, som kan förhindras att ingripa med borrsträngen 23 genom att ventilen 66 hålles stängd. Drivning över chucken 27 med dess lägre varvtal och således högre moment användes då endast för borrning i jord samt för isärskruvning och hopskruvning av borrsträngelement.

I fig 7 visas en rörhållare 121 som ersätter den i fig 6 visade rörhållaren 21.

Rörhållaren 121 griper borrsträngen 23 då den trycksätts och släpper vid tryckavlastriing. För att få denna funktion har en ventil 111 insatts mellan ledningen 25 och rörhållaren 121. Ventilkroppen i ventilen 111 förskjuts åt höger i fig 7 av en fjäder 112. I detta läge trycksätts rörhållaren 121 genom anslutning till pumpen 53.

Härigenom griper rörhållaren 121 borrsträngen 23. Om ledningen 25 trycksätts skjuts ventilkroppen till vänster i fig 7 så att rörhållaren 121 ansluts till tanken 52.

Härigenom släpper rörhållaren 121 greppet om borrsträngen 23.

Claims (3)

506 758 Patentkrav:

1. Berg- och jordborrningsaggregat för roterande borrning, innefattande dels en axiellt fast anordnad tryckmediepå verkad rörhållare (21) och dels en axiellt rörligt anordnad och maskinellt roterbar tryckmediepå verkad chuck (27), som är anordnad att förskjutas framåt eller bakåt längs en matarbalk (1 1) genom påverkan av en reversibel tryckmediepå verkad matningsmotor (17), varvid rörhållaren (21) och chucken (27) är anordnade att växelvis gripa en av ett flertal, medelst gängförband (99) samankopplade, strängelement sammansatt borrsträng (23), så att medelst rörhållaren och chucken kan åstadkommas utdragning av borrsträngen (23) ur ett borrhål eller införing av borrsträngen (23) i ett borrhål, k ä n n e t e c k n a t a v att medel (101) för att förhindra att sagda rörhållare (21) släpper grepppet om sagda borrsträng (23) aktiveras när sagda chuck (27) roteras för lossning av sagda gängförband (99) samt att sagda medel (101) återställs när sagda matningsmotor (17) matar sagda chuck (27) framåt.

2. Berg- och jordborrningsaggregat enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n at a v att sagda medel utgöres av en ventil (101) som tryckmedieavlastar sagda rörhållare (21) då sagda chuck (27) roteras för lossning av sagda gängförband (99), varigenom rörhållaren (21) griper borrsträngen (23).

3. Berg- och jordborrningsaggregat enligt patentkravet 1, k ä n n e te c k n at a v att sagda medel utgöres av en ventil (101) som tryckmedieavlastar en styrventil (111) då sagda chuck (27) roteras för lossning av sagda gängförband (99) så att styrventilen därigenom ställs om och sagda rörhållare (121) tryckmediebelastas, varigenom rörhållaren (121) griper borrsträngen (23).