RU2337227C1

RU2337227C1 - Drilling unit

Info

Publication number: RU2337227C1
Application number: RU2007108838/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Кузьмич Васильев (RU); Владимир Кузьмич Васильев; Вениамин Николаевич Шишкин (RU); Вениамин Николаевич Шишкин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Машиностроительный завод им. В.В. Воровского"
Priority date: 2007-03-09
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2008-10-27

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: unit contains foundation, pivotally mounted on it tower implemented in the form of rectangular frame, outfitted by guide ways (3), and implemented in the form of channel bar, for carriage advance (4). Carriage (4) is outfitted by brackets (7) with affixed in it axes (8) through bearings (9) by rollers (10), located in pairs from outsides of flanges of each guide way (3). Carriage (4) is also outfitted by controlling means of axial distance between contiguous rollers (10), implemented in the form of bushing (11) with off-centered relative to each other external and internal surfaces, mounted on axis (8) in bracket (7) and affixed in specified position by cover (13), implemented with taper bore. Bushing (11) is outfitted by tapered flange (15), interacted with taper bore of cover (13).

EFFECT: reliability improvement of drilling unit operating.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к буровым установкам, и может быть использовано в геологоразведке для бурения геофизических и структурно-поисковых скважин на нефть и газ, разведки месторождений твердых полезных ископаемых, строительных материалов и подземных вод, а также бурения водозаборных и взрывных скважин.The invention relates to the field of well drilling, namely to drilling rigs, and can be used in geological exploration for drilling geophysical and structurally exploratory wells for oil and gas, exploration of deposits of solid minerals, building materials and groundwater, as well as drilling of water and explosive wells.

Известна буровая установка, содержащая основание, шарнирно установленную на нем мачту в виде прямоугольной рамы, состоящей из двух трубчатых стоек, соединенных верхней и нижней поперечинами, телескопический элемент для изменения ее углового положения, каретку с двигателем и вращателем, подвижно размещенную на стойках мачты, гидроцилиндр перемещения каретки, размещенный между верхней и нижней поперечинами мачты, при этом его гильза жестко закреплена в каретке, а шток соединен с нижней поперечиной (см. патент РФ на изобретение №2249665, 7 Е21В 7/02, «Буровая установка», опубл. 2005.04.10.)A well-known drilling rig containing a base, a mast pivotally mounted on it in the form of a rectangular frame consisting of two tubular posts connected by upper and lower crossbars, a telescopic element for changing its angular position, a carriage with an engine and a rotator, movably placed on the mast posts, a hydraulic cylinder the movement of the carriage, located between the upper and lower cross members of the mast, while its sleeve is rigidly fixed in the carriage, and the rod is connected to the lower cross member (see RF patent for the invention No. 22949665, 7 Е21В 7/02, “Drilling rig”, publ. 2005.04.10.)

В известной буровой установке каретка перемещается на трубчатых стойках при помощи ползунов, что требует точной обработки стоек, что является трудоемкой операцией, требующей специального оборудования, а также требует строгого соблюдения параллельности стоек и жесткости рамы. Кроме того, в условиях эксплуатации установки попадание пыли между ползунами и стойками приводит к их преждевременному износу.In the well-known drilling rig, the carriage is moved on tubular racks by means of sliders, which requires accurate processing of the racks, which is a laborious operation that requires special equipment, and also requires strict adherence to the parallelism of the racks and the rigidity of the frame. In addition, under the operating conditions of the installation, dust entering between the sliders and racks leads to their premature wear.

Известна самоходная буровая установка, содержащая мачту, шарнирно закрепленную на основании с возможностью установки ее в рабочем и транспортном положении, при этом мачта выполнена в виде пустотелой стойки коробчатого сечения и снабжена направляющими для перемещения каретки, несущей на себе вращатель с гидромотором, привод перемещения каретки выполнен в виде гидроцилиндра, шток которого посредством трехрядной цепной передачи, удваивающей его ход, связан с кареткой (см. «Установка буровая самоходная гидрофицированная УБС 100-(01)», Руководство по эксплуатации 01.00.00.000 РЭ, л.67, ОАО «Геомаш», г. Щигры, 2003 г.).Known self-propelled drilling rig containing a mast, pivotally mounted on the base with the ability to install it in the working and transport position, the mast is made in the form of a hollow rack box-section and is equipped with guides for moving the carriage, which carries a rotator with a hydraulic motor, the carriage movement drive is made in the form of a hydraulic cylinder, the rod of which is connected to the carriage by means of a three-row chain transmission doubling its stroke (see “Hydraulic self-propelled drilling rig UBS 100- (01)”, Rukovo Operational manual 01.00.00.000 RE, l.67, JSC Geomash, Shchigry, 2003).

Недостатком известной буровой установки является сложность и высокая металлоемкость мачты и механизма перемещения каретки за счет пятнадцатиметровой втулочно-роликовой цепи и шести звездочек для нее с их осями и подшипниковыми узлами, что ограничивает применение буровой установки в труднодоступных районах и природоохранных зонах.A disadvantage of the known drilling rig is the complexity and high metal consumption of the mast and the carriage moving mechanism due to the fifteen-meter sleeve-roller chain and six sprockets for it with their axes and bearing assemblies, which limits the use of the drilling rig in hard-to-reach areas and environmental zones.

Наиболее близкой по технической сущности является буровая установка, содержащая основание, шарнирно установленную на нем мачту, выполненную в виде прямоугольной рамы, снабженной направляющими для перемещения по ним с помощью роликов каретки с расположенными на ней вращателем и гидродвигателем, механизм перемещения каретки, снабженный гидроцилиндром и тросово-талевой системой, при этом ролики установлены с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью направляющих, выполненных в виде швеллера (см. «Установка разведочного бурения УРБ 2А-2», Паспорт 2-00-00 ПС 1990 год, ЗАО «Машиностроительный завод им. В.В.Воровского»).The closest in technical essence is a drilling rig containing a base, a mast pivotally mounted on it, made in the form of a rectangular frame, equipped with guides for moving along them using carriage rollers with a rotator and hydraulic motor located on it, a carriage moving mechanism equipped with a hydraulic cylinder and a cable -fail system, while the rollers are installed with the possibility of interaction with the inner surface of the guides, made in the form of a channel (see. "Installation of an exploratory drill URB 2A-2 ”, Passport 2-00-00 PS 1990, CJSC“ Machine-building plant named after V.V. Vorovskiy ”).

Недостатком известной буровой установки является то, что в процессе ее эксплуатации происходит износ рабочих поверхностей роликов каретки и направляющих мачты в месте их контакта, что вызывает появление между ними люфтов и, как следствие, смещение вращателя, установленного на каретке, к выходному валу которого присоединен буровой инструмент. Это приводит к перекосу вращателя, вызывая деформацию бурового инструмента, что может вызвать усталостный излом выходного вала вращателя или бурового инструмента. Указанный недостаток каретки снижает надежность работы буровой установки в целом.A disadvantage of the known drilling rig is that during its operation, wear of the working surfaces of the carriage rollers and the mast guides at the point of contact occurs, which causes the appearance of backlash between them and, as a result, the rotation of the rotator mounted on the carriage, to the output shaft of which is connected the drill tool. This leads to a skew of the rotator, causing deformation of the drilling tool, which can cause fatigue fracture of the output shaft of the rotator or of the drilling tool. The indicated drawback of the carriage reduces the reliability of the drilling rig as a whole.

Кроме того, расположение роликов с внутренней стороны направляющих при возникновении зазора между ними вызывает дополнительные нагрузки на мачту за счет увеличения вибрационных колебаний тележки.In addition, the location of the rollers on the inner side of the rails when there is a gap between them causes additional loads on the mast by increasing the vibration of the cart.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение надежности работы буровой установки за счет регулирования прижима роликов каретки к направляющим мачты и точного соблюдения в процессе бурения соосности выходного вала вращателя и бурового инструмента с отверстием стола и скважины.The technical result of the claimed invention is to increase the reliability of the drilling rig by adjusting the pressure of the carriage rollers to the mast guides and exact compliance with the alignment of the output shaft of the rotator and the drilling tool with the hole of the table and the well during drilling.

Указанный технический результат достигается тем, что в буровой установке, содержащей основание, шарнирно установленную на нем и выполненную в виде прямоугольной рамы мачту с направляющими, подвижно установленную на них посредством роликов каретку с расположенными на ней вращателем и гидродвигателем, механизм перемещения каретки, согласно изобретению каретка снабжена кронштейнами, в которых на осях закреплены ролики, расположенные с наружных сторон противоположных полок направляющей, а также средством регулирования осевого расстояния между роликами, выполненным в виде установленной на оси ролика втулки с эксцентрично расположенными относительно друг друга наружной и внутренней поверхностями, и крышки, фиксирующей положение втулки, при этом крышка снабжена конусным отверстием, а втулка снабжена конусным выступом.The technical result is achieved by the fact that in a drilling rig containing a base pivotally mounted on it and made in the form of a rectangular frame, a mast with guides, a carriage movably mounted on them by means of rollers with a rotator and a hydraulic motor located on it, a carriage moving mechanism, according to the invention, a carriage equipped with brackets in which rollers are mounted on the axes located on the outer sides of the opposite shelves of the guide, as well as means for adjusting the axial distance I between the rollers, configured as a sleeve mounted on the roller axle with eccentrically arranged relative to each other of the outer and inner surfaces, and a cover, the fixing position of the sleeve, wherein the cover is provided with a tapered bore, and the sleeve is provided with a conical protrusion.

Наличие у каретки кронштейнов позволяет расположить ролики с наружных сторон противоположных полок направляющих, и за счет охвата роликами направляющей с двух сторон сделать соединение мачты с тележкой более жестким в поперечном сечении мачты, что снижает вибрационные нагрузки на мачту. Кроме того, предлагаемое крепление роликов обеспечивает распределение нагрузки на кручение от вращателя на две полки направляющей, что также значительно снижает осевые и изгибающие нагрузки на мачту и повышает надежность работы буровой установки.The presence of brackets on the carriage makes it possible to position the rollers on the outer sides of the opposite guide shelves, and by covering the guide rollers on both sides, make the mast and trolley connection more rigid in the mast cross section, which reduces the vibration load on the mast. In addition, the proposed mounting of the rollers provides the distribution of torsion load from the rotator to two guide racks, which also significantly reduces axial and bending loads on the mast and increases the reliability of the drilling rig.

Наличие у каретки средства регулирования осевого расстояния между смежными роликами, выполненного в виде втулки, наружная поверхность которой выполнена эксцентрично относительно ее внутренней поверхности, взаимодействующей с осью ролика, позволяет в случае износа контактных поверхностей направляющих и роликов избежать образования люфтов между ними путем поджатия роликов к направляющим, что постоянно обеспечивает соосность выходного вала вращателя и бурового инструмента. Это в значительной мере повышает надежность работы буровой установки.The presence in the carriage of a means of adjusting the axial distance between adjacent rollers, made in the form of a sleeve, the outer surface of which is made eccentrically relative to its inner surface, interacting with the axis of the roller, in the case of wear of the contact surfaces of the guides and rollers to avoid the formation of backlash between them by pressing the rollers to the guides that constantly ensures alignment of the output shaft of the rotator and the drilling tool. This greatly improves the reliability of the rig.

Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «новизна».Technical solutions that coincide with the totality of the essential features of the invention have not been identified, which allows us to conclude that the invention meets the condition of patentability “novelty”.

Заявляемые существенные признаки изобретения, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень».The claimed essential features of the invention, predetermining the receipt of the specified technical result, do not explicitly follow from the prior art, which allows us to conclude that the invention meets the patentability condition "inventive step".

Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного выполнения изобретения.The patentability condition "industrial applicability" is confirmed by the example of a specific implementation of the invention.

На фиг.1 изображен общий вид буровой установки.Figure 1 shows a General view of the drilling rig.

На фиг.2 изображен вид А-А фиг.1 (вращатель и гидродвигатель условно не показаны).Figure 2 shows a view aa of figure 1 (the rotator and hydraulic motor are not conventionally shown).

На фиг.3 изображен вид Б-Б фиг.2.In Fig.3 shows a view of BB of Fig.2.

Буровая установка содержит основание 1, шарнирно установленную на нем и выполненную в виде прямоугольной рамы мачту 2, снабженную направляющими 3, выполненными в виде швеллера, для перемещения каретки 4 с расположенными на ней вращателем 5 и гидродвигателем 6.The drilling rig contains a base 1, pivotally mounted on it and made in the form of a rectangular frame mast 2, equipped with guides 3, made in the form of a channel, to move the carriage 4 with the rotator 5 and the hydraulic motor 6 located on it.

Каретка 4 снабжена выполненными в виде пластин кронштейнами 7 с закрепленными в них на осях 8 через подшипники 9 роликами 10, попарно расположенными с наружных сторон каждой направляющей 3. Каретка 4 также снабжена средством регулирования осевого расстояния между смежными роликами 10, выполненным в виде втулки 11, установленной в кронштейне 7 и закрепленной на оси 8 гайкой 12. Втулка 11 зафиксирована в определенном положении крышкой 13 при помощи винтов 14. Наружная цилиндрическая поверхность втулки 11, взаимодействующая с кронштейном 7, и ее внутренняя поверхность, взаимодействующая с осью 8 ролика 10, выполнены эксцентрично относительно друг друга. При этом втулка 11 снабжена конусным выступом 15, взаимодействующим с конусным отверстием крышки 13.The carriage 4 is equipped with brackets 7 made in the form of plates with rollers 10 fixed in them on the axles 8 through bearings 9 and arranged in pairs on the outer sides of each guide 3. The carriage 4 is also equipped with axial distance adjustment between adjacent rollers 10 made in the form of a sleeve 11, a nut 12 installed in the bracket 7 and fixed on the axis 8. The sleeve 11 is fixed in a certain position by the cover 13 with screws 14. The outer cylindrical surface of the sleeve 11, interacting with the bracket 7, and its inner Thread surface cooperating with the axis 8 of the roller 10 are made eccentric with respect to each other. In this case, the sleeve 11 is equipped with a conical protrusion 15, interacting with the conical hole of the cover 13.

Механизм перемещения каретки 4 выполнен в виде гидроцилиндра 16, шток которого посредством талевой системы 17 связан с кареткой 4. Каретка 4 содержит также четыре вспомогательных ролика 18, оси которых расположены перпендикулярно осям 8 роликов 10. На основании 1 расположен гидроцилиндр 19 для подъема и опускания мачты 2 и замок 20 для фиксирования мачты 2 в рабочем положении.The mechanism for moving the carriage 4 is made in the form of a hydraulic cylinder 16, the rod of which is connected via the hoist system 17 to the carriage 4. The carriage 4 also contains four auxiliary rollers 18, the axes of which are perpendicular to the axes 8 of the rollers 10. On the base 1 there is a hydraulic cylinder 19 for raising and lowering the mast 2 and a lock 20 for fixing the mast 2 in the working position.

Буровая установка работает следующим образом. Устанавливают мачту 2 в рабочее вертикальное положение гидроцилиндром 19 и фиксируют ее замком 20. Запускают гидродвигатель 6 для привода вращателя 5 и включают насос гидросистемы (не показан), приводящий в действие механизм перемещения каретки 4, совершающей возвратно-поступательное движение по направляющим 3 вдоль мачты 2. В результате постоянного длительного контакта роликов 10 с направляющими 3 происходит износ их рабочих поверхностей, и могут образоваться зазоры между роликами 10 и направляющими 3. Для исключения между роликами 10 и направляющими 3 зазоров, приводящих к смещению оси рабочего инструмента относительно оси отверстия стола и скважины, проводят регулирование положения роликов 10 относительно наружных поверхностей полок направляющей 3. Для этого ослабляют винты 14, поворачивают втулку до выбора зазора и прижима ролика 10 к направляющей 3. После чего затягивают винты 14, фиксируя крышкой 13 втулку 11 в нужном положении.The drilling rig operates as follows. Mast 2 is installed in the working vertical position by hydraulic cylinder 19 and fixed by lock 20. Hydraulic motor 6 is started to drive rotator 5 and the hydraulic system pump (not shown) is activated, which drives the carriage 4, reciprocating along guides 3 along the mast 2 As a result of constant long-term contact of the rollers 10 with the guides 3, wear of their working surfaces occurs, and gaps can be formed between the rollers 10 and the guides 3. For exclusion between the rollers 10 and the guides 3 clearances leading to the displacement of the axis of the working tool relative to the axis of the hole of the table and the well, adjust the position of the rollers 10 relative to the outer surfaces of the shelves of the guide 3. To do this, loosen the screws 14, turn the sleeve until the gap and press the roller 10 to the guide 3. Then tighten the screws 14, fixing the cover 13 of the sleeve 11 in the desired position.

Claims

1. A drilling rig containing a base pivotally mounted on it and made in the form of a rectangular mast with guides, a carriage movably mounted by means of rollers with a rotator and a hydraulic motor located on it, a carriage movement mechanism, characterized in that the carriage is equipped with brackets in which the axes are fixed rollers located on the outer sides of the shelves of each guide, as well as means for regulating the axial distance between the rollers, made in the form of bushings mounted on the axis of the roller and eccentrically arranged relative to each other of the outer and inner surfaces, and a cover, the fixing position of the sleeve.

2. The drilling rig according to claim 1, characterized in that the cover is provided with a conical hole, and the sleeve is provided with a conical protrusion.