Установка для подводного бурения

Установка для подводного бурения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к горной ijpoM- сти, м. б. использовано на малых глубинах и на суше и позволяет повысить качество отобранного керна. Буровая колонна (К) 7 выполнена с серповидным профилем, образованным двумя смыкаюшимися по концам дугами окружностей с центральными углами, большими п. Закреплена К 7 в роликовом направляющем устр-ве 14, состоящем из роликов 15-18, размещенном на раме 21 и связанном с электродвигателем 20. Рама 21 соединяет корпуса 22 и 23 катамарана. При этом К 7 связана с погружателем 1, включающем электродвигатель 2 с коробкой передач 3, связанный фланцевыми соединениями 5 и б с механизмом 4 сцепления. Выходной вал 28 электродвигателя 2 установлен аксиально К 7 и кинематически связан с дебалансами. Последние установлены симметрично относительно вала 28 на равных расстояниях от него. Концентрично в полосi (Л 4 4; 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 4 Е 21 В 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4141451/22-03 (22) 28.10.86 (46) 30.11.88. Бюл. № 44 (71) Ждановский металлургический институт и Казахский научно-исследовательский и проектный институт фосфорной промышленности (72) Г. К. Жилин, Э. В. Синолицын, А. М. Ширинский и П. А. Диамантиди (53) 622.24 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 977688, кл. Е 21 В 19/09, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 646026, кл. Е 21 В 1/02, 1977. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДВОДНОГО

БУРЕНИЯ (57) Изобретение относится к горной промсти, м. б. использовано на малых глубинах

„„SU„„1441048 А 1 и на суше и позволяет повысить качество отобранного керна. Буровая колонна (К)

7 выполнена с серповидным профилем, образованным двумя смыкающимися по концам дугами окружностей с центральными углами, большими л. Закреплена К 7 в роликовом направляющем устр-ве 14, состоящем нз роликов 15 — 18, размещенном на раме 21 и связанном с электродвигателем 20. Рама 21 соединяет корпуса 22 и 23 катамарана. При этом К 7 связана с погружателем 1, включающем электродвигатель 2 с коробкой передач 3, связанный фланцевыми соединениями

5 и 6 с механизмом 4 сцепления. Выходной вал 28 электродвигателя 2 установлен аксиально К 7 и кинематически связан с дебалансами. Последние установлены симметрично относительно вала 28 на равных расстояниях от него. Концентрично в полос- ®

1441048

40 ти К 7 размещена керноприемная труба (Т) 10 с продольным разрезом, выполненная с режущими кромками пилообразного очертания. Наружная поверхность верхней части Т 10 выполнена с винтовыми направляющими, взаимодействующими с винтовыми канавками, выполненными на внутренней поверхности К 7. Посредством полумуфт 40 и 42 сцепления с храповыми зубьями Т 10 связана с приводом вращения. При включеИзобретенйе относится к горной промышленности, в частности к установкам для подводного бурения на малых глубинах и может быть использовано для бурения на суше.

Цель изобретения — повышение качества отобранного керна.

На фиг. 1 изображена предлагаемая установка, продольный разрез; на фиг. 2— разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — погружатель виброударного клина, продольный разрез; на фиг. 4 — нижний конец колонны, продольный разрез, изометрия; на фиг. 5 — наголовник, общий вид; на фиг. 6— кинематическая схема погружателя.

Установка для подводного бурения состоит из погружателя 1, включающего электродвигатель 2 с коробкой 3 передач, который связан с механизмом 4 сцепления посредством фланцевых соединений5и6.

Механизм сцепления связан с буровой колонной 7 трубчатым наголовником 8, ввинчиваемым в трубу буровой колонны 7 с цилиндрическим стопорными клиньями 9. Буровая колонна 7 выполнена с серповидным поперечным профилем, а в ее полости размещена керноприемная труба 10 с возможностью поворота вокруг собственной оси О, которая выполнена с продольным разрезом.

Керноприемная труба связана с цилиндрическим наголовником 11 посредством выступа 12, выполненного на наголовнике и прорези 13 в буровой трубе так, что взаимный поворот керноприемной трубы 10 и наголовника 11 исключается.

Буровая колонна 7 закреплена в роликовом направляющем устройстве 14, состоящем из роликов 15 — 18, один из которых (ролик 18) выполнен с зубчатым венцом, зацепленным с ведущим зубчатым колесом

19, соединенным системой сцепления с валом транспортного электродвигателя 20, размещенного на раме 21, соединяющей цилиндрические пустотелые корпуса 22 и 23 катамарана. Электродвигатель 20 имеет систему нии электродвигателя 2 посредством дебалансов возникает вибрация в направлении вверх †вн, при этом К 7 углубляется.

При переходе на режим керноотбора полумуфты-40 и 42 входят в зацепление, храновые зубья ударно проскальзывают друг относительно друга, при этом Т 10 начинает ударно-вращательный процесс, который завершается после поворота Т 10 на 180 .

5 з.п.ф-лы, 6 ил. сцепления с приводным валом 24 гребного винта 25.

Электродвигатель 2 погружателя выполнен с плоским торцовым ротором 26, соединенным муфтой 27 с ведущим валом 28 коробки 3 передач, соединенным в свою очередь посредством конической шестерни 29 с коническими шестернями 30 и 31, закрепленными на валах 32 и 33, маховиков 34 и 35, имеющих дебалансы 36 и 37. Дебалансы размещены так, что в исходном положении начала вращения их центры масс находятся в одной плоскости, проходящей через ось колонны Oi — О . Рассмотренная система передач через конические шестерни 29—

31 обеспечивает противоположные направления вращения маховиков 34 и 35, расположенных в параллельных плоскостях, равноотстоящих на величину S/2 от оси буровой колонны Π— OD

Выходящий конец ведущего вала 28 коробки передач выполнен со шлицами 38, посредством которых он связан надетым на него полым валом 39 на нижнем конце которого расположена полумуфта 40 сцепления с торцовыми храповыми зубьями 41, расположенными по окружности.

Взаимодействующая с полумуфтой 40 вторая полумуфта 42 сцепления с сопряженными храповыми зубьями 43 закреплена на внутреннем цилиндрическом наголовнике

11, соединяемом с керноприемной трубой.

Наголовник 11 выполнен с винтовой резьбой 44, взаимодействующей с винтовыми канавками 45, выполненными в полости трубчатого наголовника 8, жестко соединенного с буровой колонной 7. Для приведения полумуфт сцепления во взаимодействие служит электромагнит 46 со выдвижным сердечником 47, подпружиненным пружинами 48 и связанным с полым валом 39 посредством кольцевого буртика 49, входящего в паз 50.

Труба буровой колонны 7 выполнена заостDpHHoH на конце, керноприемная труба пилообразно заоетрена по кромкам прорези.

Для управления установкой в транспортном

1441048

Формула изобретения

3 положении служат тросовые поводья 51 и 52, соединенные с рамой 21.

Установка для подводного бурения работает следующим образом.

Установку подготавливают для работы в околобереговой зоне либо возле другого плавсредства. При этом буровая колонна собирается на полную высоту заглубления, которая предполагается 5 — 10 м, не считая глубины водоема. Колонна может быть цельной, либо собранной из отрезков, вдвигаемых друг в друга и застопоренных шпильками либо другими крепежными деталями.

Для доставки в точку бурения включается транспортный электродвигатель 20 с переключением передачи на гребной винт 25.

Управление направлением движения осуществляется поводьями 51 и 52. По прибытии в точку бурения электродвигатель 20 переключается на ведущее зубчатое колесо 19, и осуществляется опускание буровой колонны 7 до дна водоема. При этом усилие опускания создается весом колонны и действием ролика 18, зацепленного с ней. Далее электродвигатель 20 отключается и включается в работу погружатель 1.

Погружатель действует следующим образом.

При включении электродвигателя 2 начинают вращаться связанные через зубчатую передачу маховики 34 и 35 с дебалансами 36 и 37, представляющими собой неуравновешенные при вращении массы. Так как маховики вращаются относительно оси колонны 7 в противоположные стороны, то возникает вибрация в направлении вверх— вниз. Поскольку перемещению вверх препятствует вес колонны и вращателя, а перемещению вниз он способствует, то результирующее действие всех силовых факторов преимущественно направлено вниз и колонна углубляется.

Поскольку дебалансы 36 и 37 отстоят от оси колонны на расстоянии $/2, они оказываются не уравновешивающими друг друга в отношении вращения колонны. В связи с этим возникают вращательные вибрации колонны, т. е. попеременный поворот то в одном, то в другом направлении на весьма малый угол.

Этот угол будет тем меньше, чем больше скорость вращения ротора. Максимальное виброударное усилие возникает при расположении дебалансов под углом 90 к вертикальной оси, при дальнейшем их повороте на угол 270 относительно вертикали появляется такое же максимальное вибрационное усилие но в противоположном направлении. Вращательные вибрации весьма благоприятно сказываются на скорости погружения, так как возникают по заостренным кромкам усилия резания.

После прохода буровой колонной заданной глубины погружения осуществляется переход на режим керноотбора. Делается это следующим образом.

4

Включается муфта сцепления электродвигателя 2 с кернообразной трубой 10. Для этого подается ток на катушку электромагнита 46. Последний втягивает сердечник 47.

Связанный с ним вал 39 перемещается по шлицам и приводит в зацепление полумуфты 40 и 42 сцепления, при этом храповые зубья 41 и 43 начинают ударно проскальзывать друг относительно друга. СЬответственно входит в ударно-вращательный процесс внутренний цилиндрический наголовник 11 и связанная с ним керноприемная труба с зубчатыми кромками. Так как на наголовнике 11 имеется винтовая резьба 44, то последняя, взаимодействуя с винтовыми канавками 45, создает кроме того вертикальное вибрационное перемещение вверх — вниз, способствующее перерезанию столбика керна. Процесс завершается после поворота трубы 10 на 180 и прохода соответствующего одного витка резьбы, снабженной упорным буртиком 53 в конце.

Для выемки буровой колонны 7 из скважины включается опять двигатель 20. Для снижения усилий «выдергивания» колонны двигатель 2 не отключается. Двигатель 20 посредством системы передач работает на подъем колонны. При этом предусматривается возможность «подтопления» катамарана до упора в грунт, чтобы увеличить усилия подъема колонны. Герметичное исполнение электродвигателей и вращателя это допускают.

Предусматривается и система работы установки с подводного положения, когда система заранее утапливается в месте бурения, для чего на катамаран в точке бурения укладывается дополнительный пригруз.

Транспортировка же осуществляется с обеспечением минимальной плавучести катамарана, близкой к нулевой.

Обратная транспортирока катамарана производится так же, как и доставка. Выемка керна производится путем снятия бурильной трубы и дальнейшего отделения керноотборника от наголовника 11.

1. Установка для подводного бурения, включающая установленную с возможностью вращения на направляющей раме буровую колонну, связанную с погружателем виброударного типа в виде двигателя, выходной вал которого установлен аксиально буровой колонне и кинематически связан с двумя симметрично установленными относительно него на равных расстояниях дебалансами, отличаюи;аяся тем, что, с целью повышения качества отобранного керна, она снабжена установленной с возможностью вращения концентрично в полости буровой колонны керноприемной трубой с продольным разрезом, а буровая колонна имеет серповидный профиль, образованный двумя смыкающимиимев

5 ся по концам дугами окружностей с центральными углами, большими л.

2. Установка по п. I, отличающаяся тем, что керноприемная труба связана с приводом вращения посредством муфты сцепления, выполненной в виде двух полумуфт с храповыми зубьями, одна из которых закреплена в верхней части керноприемной трубы, а другая на валу, связанном с выходным валом двигателя посредством шлицевого соединения. 10

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что керноприемная труба выполнена с режущими кромками пилообразного очертания.

4. Установка по и.,, отличающаяся тем, что наружная поверхность верхней части керноприемной трубы выполнена с винтовыми направляющими для взаимодействия с соответствующими винтовыми канавками, выполненными на внутренней поверхности буровой колонны.

5. Установк- по п. 1, отличающаяся тем, что направляющая рама установлена на плавсредстве, выполненном в виде катамарана с движителем.

6. Установка по пп. 1 и 5, отличающаяся тем, что на направляющей раме установлены приводные направляющие ролики для взаимодействия с буровой колонной.

1441048

144! 048

Радин

ФмГ. б

Составитель М. Неснова

Редактор Т. Парфенова Техред И. Верес Корректор Л. Патай

Заказ 6105 35 Тираж 532 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, % — 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4