Бурильное устройство и способ удержания бурильной колонны

Бурильное устройство и способ удержания бурильной колонны

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники изобретения

Настоящее изобретение относится к способу, в свою очередь, относящемуся к бурильному устройству, работающему под землей, для зажима средства бурильной колонны. Изобретение также относится к бурильному устройству и компьютерному программному продукту, содержащему программный код для электронного блока управления, связанного с бурильным устройством, для выполнения способа.

Настоящее изобретение может относиться в общем, но без ограничения этим, к промышленности, изготавливающей горное оборудование и к горнодобывающей промышленности.

Предпосылки изобретения

Сегодняшняя технология бурения в горных породах под землей в некоторых случаях требует от оператора перемещения своей буровой установки из горизонтальной выработки, где установка в данный момент располагается, в другую горизонтальную выработку над последней для получения возможности бурения вниз. Таким путем исключают необходимость поворота бурильного оборудования в перевернутое положение и при этом исключают работу с громоздким бурильным оборудованием и проблемы с буровым шламом и т.п., который может усложнить производство работ, если падает сверху вниз на бурильное оборудование.

Существующая технология таким образом предусматривает проведение большого объема вспомогательных работ. В известных бурильных устройствах бурильный инструмент отсоединяется от бурильной колонны либо вручную или с помощью громоздких удерживающих конструкций, которые расположены смежно с бурильным устройством и в направлении бурения для удержания бурильного инструмента. Применяющиеся в настоящее время громоздкие и массивные конструкции, как упомянуто, требуют больших затрат труда при бурении вверх. Буровой шлам может падать вниз в приводную головку бурильного устройства, что может обуславливать остановку оборудования.

Такие работы по отсоединению звеньев бурильного инструмента друг от друга и его от приводной головки бурильного устройства являются затратными по времени и при существующей технике могут являться опасными для управляющего ими персонала.

В патенте US 6230590 описан свободно стоящий зажимной трубный ключ для удержания бурильного инструмента во время бурения вверх. В патенте EP 2487325 описан трубный ключ для удержания бурильного инструмента. В патенте US 5012878 описан интегрированный в приводную головку зажимной трубный ключ, применяемый для раскрепления звеньев бурильного инструмента.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является получение универсального бурильного устройства.

Задачей является получение бурильного устройства, удобного для пользователя для применения в горной выработке.

Задачей изобретения является создание нового и предпочтительного способа для бурильного устройства для удержания средства бурильной колонны, в частности во время бурения восстающей выработки, но без ограничения бурением такого типа.

Другой задачей изобретения является создание нового и предпочтительного бурильного устройства для получения указанного способа, а также предпочтительной компьютерной программы, относящейся к бурильному устройству.

Задачей изобретения является получение полуавтоматического бурильного устройства, содержащего трубную муфту или "трубный ключ" для удержания бурильного инструмента. Одной задачей является обеспечение простого применения для перемещения расширителя в направлении к приводной головке бурильного устройства вне зависимости от направления ствола скважины, т.e. бурение вверх (англ. box-hole/сбойка) должно также выполняться экономически эффективно.

Дополнительной задачей изобретения является создание бурильного устройства, которое является экономически эффективным в применении в аспекте времени и безопасности.

Дополнительной задачей изобретения является создание компактного и простого в изготовлении бурильного устройства.

Дополнительной задачей изобретения является создание надежного бурильного устройства.

Дополнительной задачей изобретения является создание бурильного устройства и способа, которые обеспечивают удобство для пользователя в процессе бурения, как такового.

Данные задачи решаются способом, относящимся к бурильному устройству, зажимающему средство бурильной колонны для отсоединения по п.1 формулы изобретения.

В аспекте настоящего изобретения создан способ, относящийся к бурильному устройству, зажимающему средство бурильной колонны для удаления бурильной колонны из средства бурильной колонны. Способ содержит:

- обеспечение удержания средства бурильной колонны;

- обеспечение вращения приводной головки, расположенной на бурильном устройстве, для отвинчивания бурильного инструмента от приводной головки;

- обеспечение средством исполнительного механизма перемещения в аксиальном направлении из начального положения зажимного средства в направлении от приводной головки и удержание в положении удержания с помощью зажимного средства конца бурильного инструмента, расположенного ближайшим к приводной головке; и

- отвинчивание бурильного инструмента от остающегося средства бурильной колонны.

Таким образом, средство исполнительного механизма может обеспечивать перемещение зажимного средства в аксиальном направлении от приводной головки к выемкам для зажимания бурильного инструмента так, что бурильный инструмент может удерживаться и вращаться снабженным внутренней резьбой корпусом (зажимным патроном) приводной головки. Данное является особенно предпочтительным во время бурения восстающей выработки, когда бурение выполняется вертикально вверх в направлении к земной поверхности. Способ, описанный в данном документе, таким образом обеспечивает надежное функционирование и зажимному средству гарантируется перемещение в направлении из начального положения на приводной головке в положение удержания, когда закрепляющее средство зажимного средства вталкивается в специально выполненные выемки в конце бурильного инструмента с помощью расположенного вокруг оси вращения приводной головки кольцевого элемента, приводимого в действие рычажным механизмом.

При таком способе от оператора не требуется вручную перемещать зажимное средство в направлении вверх для зажимания одного конца бурильного инструмента для удержания. Необходимое перемещение вверх зажимов должно выполняться для отсоединения бурильных инструментов друг от друга. Во время, например, бурения восстающей выработки, для бурения двух противоположных скважин или двух скважин, ориентированных под углом друг к другу в вертикальной плоскости, данное означает большой объем работы.

Средство бурильной колонны, также называемое бурильной колонной, соответственно содержит один или множество бурильных инструментов, свинченных друг с другом, и буровое долото.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения создан способ, относящийся к бурильному устройству для зажима средства бурильной колонны для удаления бурильного инструмента из средства бурильной колонны.

Способ содержит:

- обеспечение удержания средства бурильной колонны;

- обеспечение вращения приводной головки, расположенной на бурильном устройстве для удаления бурильного инструмента из приводной головки;

- обеспечение средством исполнительного механизма перемещения в аксиальном направлении из начального положения зажимного средства в направлении от приводной головки, причем обеспечение средством исполнительного механизма перемещения содержит приведение в действие пружиной и удержание в положении удержания с помощью зажимного средства бурильного инструмента, расположенного ближайшим к приводной головке; и

- отвинчивание бурильного инструмента от остающегося средства бурильной колонны.

Согласно аспекту настоящего изобретения, создан способ, относящийся к бурильному устройству, зажимающему средство бурильной колонны для удаления бурильного инструмента из средства бурильной колонны.

Способ содержит:

- удержание средства бурильной колонны;

- вращение приводной головки, расположенной на бурильном устройстве, для отвинчивания бурильного инструмента от приводной головки;

- аксиальное перемещение зажимного средства из начального положения в направлении от приводной головки, при этом перемещение содержит приведение в действие пружиной;

- удержание конца бурильного инструмента, расположенного ближайшим к приводной головке, в положении удержания с помощью зажимного средства; и

- отвинчивание бурильного инструмента от остающегося средства бурильной колонны.

Поскольку средство исполнительного механизма, приводимое в действие пружиной, перемещает зажимное средство в аксиальном направлении, можно обеспечивать надежную работу. Приведение в действие пружиной предпочтительно выполняется с помощью средства исполнительного механизма, содержащего пружинное средство. Число пружинных средств может варьироваться от одного, окружающего бурильный инструмент, до множества, симметрично расположенных по периметру. Пружинное средство может состоять из пружин, работающих на сжатие, пружин, работающих на растяжение, или комбинаций пружин данных типов.

Средство исполнительного механизма может содержать различные типы пружинных узлов. Средство может являться пружинными амортизаторами, реверсивными демпферами, опускающими пружинами, электромагнитными пружинными устройствами и/или устройствами с текучей средой под давлением.

Этап обеспечения перемещения средством приведения в действие зажимного средства в аксиальном направлении предпочтительно содержит приведение в действие с помощью гидравлических и/или пневматических систем.

Данное обеспечивает легкое перемещение приводной головки с регулируемым электропитанием и источником питания, например, на применяемом транспортном средстве.

Предпочтительно средство исполнительного механизма оснащается рычажным механизмом, управляемым гидравлической системой или т.п. для, в соединении с кольцевым элементом, окружающим зажимное средство, введения кольцевого элемента вниз поверх закрепляющего средства и его перемещения в выемки в бурильном инструменте для обеспечения вращения бурильного инструмента с помощью приводной головки и отвинчивания данного бурильного инструмента от соединяющегося с ним удерживаемого бурильного инструмента.

Закрепляющее средство может содержать заплечики, блоки, клинья или аналогичное закрепляющее средство, выполненное для входа в выемки бурильного инструмента или выхода из них.

Соответственно, этап обеспечения средства исполнительного механизма содержит вставление закрепляющего средства по меньшей мере в одну выемку бурильного инструмента. Когда бурильный инструмент вращается относительно других бурильных инструментов для разборки, происходит отвинчивание.

Предпочтительно, этап с положением удержания также содержит приведение закрепляющего средства в сцепление с останавливающим элементом зажимного средства при отвинчивании бурильного инструмента от остающегося средства бурильной колонны.

Таким образом, кольцевой элемент можно создавать с уменьшенным габаритом в аксиальном направлении, поскольку останавливающий элемент исключает конечное перемещение кольцевого элемента за закрепляющее средство, при этом кольцевой элемент не требуется выполнять более широким для достижения в любом случае закрепляющего средства. Поскольку значительные силы на ограничительном средстве требуются для удержания бурильного инструмента, важно, что внутренняя окружность кольцевого элемента и закрепляющее средство входят в положение выемок бурильного инструмента.

Останавливающее средство может являться, например, выступающим фланцевым участком кожуха, выполненным на зажимном средстве, также называемым краевым фланцем.

С применением закрепляющего средства, которое вталкивается в выемку бурильного инструмента для удержания с помощью кольцевого элемента, созданного на оптимальном месте, кольцевой элемент можно выполнять насколько возможный узким, при этом распределение нагрузки является оптимальным и бурильное устройство можно создать менее массивным.

Зажимное средство предпочтительно содержит трубную муфту. С помощью канавок под пружинные кольца в трубной муфте и во взаимодействии с цилиндром, предназначенным для средства исполнительного механизма и содержащим средство измерения длины, бурильные инструменты разных марок и типов можно применять для бурильного устройства. Предпочтительно, средство измерения длины программируется на заданные значения длины, так что оператор легко может вводить нужные уставки в блок управления для применяемого бурильного инструмента, при этом бурильное устройство автоматически адаптирует установку зажимного средства к выемкам бурильного инструмента.

Альтернативно, применяетcя средство обнаружения положения бурильного инструмента.

При этом пользователю не требуется разрабатывать подземную галерею больших габаритов или горизонтальную выработку для размещения бурильного устройства.

Предпочтительно, закрепляющее средство зажимного средства содержит заплечики и смонтированный на оси рычаг поверх шарнира, который в свою очередь приводится в действие кольцевым элементом, который наталкивается поверх и при этом толкает в выемку бурильного инструмента и удерживает в ней заплечики. Поскольку зажимное средство зажимает бурильный инструмент и зажимное средство имеет внутренние шлицы, сцепленные с наружными шлицами зажимного средства, расположенного на приводной головке, и наружные шлицы зажимного средства сцепляются с внутренними шлицами приводного блока приводной головки, бурильный инструмент можно вращать. Вследствие закрепления для вращения и передачи мощности через шлицы может выполняться перемещение в аксиальном направлении. Во время отвинчивания бурильного инструмента от другого средства бурильной колонны бурильный инструмент должен перемещаться от средства бурильной колонны, при этом естественно зажимное средство также перемещается в направлении от средства бурильной колонны и таким образом в направлении к приводной головке. Во время удаления бурильного инструмента кольцевой элемент толкается с помощью рычажного механизма в направлении к приводной головке и от заплечиков и их открывает.

Предпочтительно способ также содержит этап регулирования в аксиальном направлении зажимного средства вместе с уплотнительный элементом, выполненным на зажимном средстве так, что уплотнительный элемент не заканчивается заподлицо с выемкой бурильного инструмента во время бурения. Уплотнительное средство может создаваться изолирующей мембраной, уплотнительной шайбой или т.п.

Таким способом предотвращается попадание бурового шлама, например грязи, воды и остатков горной породы, в приводную головку через выемку в бурильном инструменте, когда пользователь бурит пилотный ствол скважины или бурит скважину вверх во время бурения восстающей выработки или расширяет такую скважину.

Средство измерения длины, расположенное на цилиндре, связанном со средством исполнительного механизма (средство измерения длины может, например, представлять собой датчик положения, встроенный в цилиндр), обеспечивает простое управление бурильным устройством для установки уплотнительного средства так, что оно уплотняется в упор к выемкам бурильных инструментов разных типов.

В данном варианте наружный датчик не требуется.

Предпочтительно и в случае необходимости, датчик располагается на приводной головке и привязанным к положению выемки бурильных инструментов разных типов относительно резьбы бурильного инструмента, датчик может обнаруживать текущее положение выемки относительно зажимного средства приводной головки в аксиальном направлении, и блок управления предпочтительно выполнен с возможностью управления зажимным средством, содержащим уплотнительное средство, для постоянного уплотнения в упор к бурильному инструменту вне зависимости от расположения выемки на бурильном инструменте, с которым работают.

Предпочтительно, средство исполнительного механизма выполнено с возможностью смещать зажимное средство в направлении противоположном или по существу противоположном направлению силы тяжести.

Данные задачи также решаются с помощью определенного во вводной части бурильного устройства, имеющего признаки, раскрытые в характеризующей части по п.7.

Согласно аспекту настоящего изобретения создано бурильное устройство, содержащее приводную головку для перемещения снабженного внутренней резьбой корпуса в аксиальном направлении, и зажимное средство, вращательно закрепленное, окружающее корпус и перемещающееся в аксиальном направлении, при этом корпус выполняется для навинчивания и отвинчивания средства бурильной колонны, при этом средство исполнительного механизма выполнено с возможностью перемещения из начального положения зажимного средства в аксиальном направлении от приводной головки.

Согласно аспекту настоящего изобретения создано бурильное устройство, содержащее приводную головку для перемещения снабженного внутренней резьбой корпуса, в аксиальном направлении, и зажимное средство, вращательно закрепленное, окружающее корпус и перемещающееся в аксиальном направлении, при этом корпус выполняется для навинчивания и отвинчивания средства бурильной колонны, при этом средство исполнительного механизма выполнено с возможностью перемещения из начального положения зажимного средства в аксиальном направлении от приводной головки, при этом средство исполнительного механизма содержит пружинное средство.

Снабженный внутренней резьбой корпус можно также называть зажимным средством.

При этом получается конструкция компактного не массивного бурильного устройства. Бурильное устройство особенно дает экономию объема в аксиальном направлении приводной головки, т.e. в размере поперек, например, продольного направления горизонтальной выработки в горных работах. Данное, в свою очередь, создает экономически эффективный способ разработки.

При этом также получают надежное бурильное устройство. Средство исполнительного механизма, например пружинный узел, перемещает зажимное средство (содержащее трубную муфту, аксиально смещающуюся на зажимном средстве приводной головки) в аксиальном направлении от приводной головки (из начального положения), т.e. в направлении к выемке/выемкам бурильного инструмента, связанным с концом бурильного инструмента, смежным с приводной головкой.

Благодаря такой конструкции создается возможность поворота приводной головки для проводки стволов скважин вверх, потребность в которой возникает, например, во время бурения восстающей выработки. Средство исполнительного механизма предпочтительно выполнено с возможностью перемещения зажимного средства (трубной муфты) в направлении противоположном или по существу противоположном направлению силы тяжести.

Предпочтительно, средство исполнительного механизма содержит по меньшей мере один гидравлический исполнительный механизм.

В данном варианте трубная муфта зажимного средства может управляться блоком управления для обратной работы с помощью устройства рычажного механизма.

Предпочтительно, зажимное средство содержит кольцевой элемент, смещающийся в аксиальном направлении для перемещения закрепляющего средства радиально внутрь для создания вращательно закрепленного соединения между зажимным средством и бурильным инструментом. Соответственно, концевая часть рычажного механизма сцепляется с кольцевым элементом и смонтирована на оси на кольцевом элементе, при этом приведение в действие кольцевым элементом в аксиальном направлении выполняется с упором в кулачковые поверхности закрепляющего средства в виде, например, качающихся рычагов, при этом качающиеся рычаги перемещают закрепляющее средство в виде, например, блоков в радиальном направлении в выемки бурильного инструмента.

Предпочтительно, зажимное средство имеет останавливающее средство для установки в нужное положение кольцевого элемента в аксиальном направлении относительно закрепляющего средства.

Предпочтительно, трубная муфта зажимного средства имеет фланцевый участок, действующий как останавливающее средство. Фланцевый участок альтернативно выполняется на стороне трубной муфты, обращенной от приводной головки.

Во время отвинчивания второго конца бурильного инструмента (ближайшего к стволу скважины, бурение которого проводят) бурильному инструменту обеспечивается (например, с помощью шлицов) перемещение в направлении к приводной головке, при этом зажимное средство по понятным причинам следует за данным перемещением и при этом приближается к приводной головке.

Рычажный механизм, соединенный с кольцевым элементом, адаптируется к данному перемещению, также как средство исполнительного механизма. Останавливающий элемент в виде фланцевого участка трубной муфты исключает во время такого перемещения приход кольцевого элемента в концевое положение за пределами зоны приведения в действие закрепляющего средства. Таким образом, кольцевой элемент в аксиальном направлении не требует исполнения с широкой закрытой поверхностью, при этом создается аксиально не массивное бурильное устройство.

Альтернативно, средство исполнительного механизма имеет пружинный элемент, расположенный на рычажном механизме, данный пружинный элемент вначале перемещает зажимное средство из его начального положения. Цилиндр, содержащий поршень и поршневой шток, выполнен с возможностью действовать на более короткий рычаг, который, в свою очередь, через пружинный элемент действует на более длинный рычаг, несущий зажимное средство. Соответственно, цилиндр выполнен с возможностью поворота более короткого рычага вокруг поворотного шарнира, общего с более длинным рычагом, для приведения в действие через пружинный элемент зажимного средства в расцепленном положении.

В данном способе получается отсоединение, результатом которого является плавное и надежное приведение в действие зажимного средства, в особенности во время отвинчивания бурильного инструмента от следующего бурильного инструмента, когда зажимное средство следует за бурильным инструментом в направлении к приводной головке. Пружинный элемент обеспечивает свободное перемещение более длинного рычага в направлении к более короткому рычагу, при этом цилиндр действует на более короткий рычаг для поворота его обратно в начальное положение.

Предпочтительно, зажимное средство содержит уплотнительное средство, имеющее внутреннюю окружность, адаптированную к диаметру бурильного инструмента. Предпочтительно, бурильное устройство обеспечивается блоком управления, который управляет зажимным средством для установки уплотнительного средства в альтернативное положение вокруг бурильного инструмента, иное, чем в зоне выемки бурильного инструмента для закрепляющего средства. Данное функционирование в основном применяется во время расширения стволов скважин.

Описанные выше задачи также решаются с помощью транспортного средства, содержащего бурильное устройство, данное транспортное средство может являться самоходным транспортным средством. Транспортное средство может являться буровой установкой, предназначенной для горных работ.

Согласно аспекту изобретения создается компьютерная программа для зажимания бурильным устройством средства бурильной колонны для удаления бурильного инструмента из средства бурильной колонны, при этом компьютерная программа содержит программный код, сохраняемый на машиночитаемом носителе, для выполнения этапов способа по любому из пп.1-6 формулы изобретения, когда компьютерная программа работает в электронном блоке управления, связанном с бурильным устройством.

Программное обеспечения, содержащее программный код для установки в нужное положение бурильного устройства, можно легко обновлять или заменять. Дополнительно, различные части программного обеспечения можно заменять независимо друг от друга. Данная модульная конфигурация является предпочтительной по перспективе эксплуатации.

Согласно аспекту изобретения создается компьютерный программный продукт, содержащий программный код, сохраняемый на машиночитаемом носителе, для выполнения этапов способа по любому из пп.1-6 формулы изобретения, когда компьютерная программа работает в электронном блоке управления, связанном с бурильным устройством.

Другие задачи, преимущества и новые признаки настоящего изобретения должны стать понятны специалисту в данной области техники из следующих технических признаков и во время практической реализации изобретения. Хотя изобретение описано в следующей формуле изобретения, следует отметить, что изобретение не ограничивается данными признаками, дополнительные варианты осуществления и комбинации описанных вариантов осуществления являются возможными. Например, бурильное устройство по существу может содержать дистанционно управляемое транспортное средство, транспортирующее оборудование к назначенному месту работ. Транспортное средство может выполняться для автономного управления. Например, канал связи может являться физической линией, такой как оптоэлектронная линия связи, или не физической линией, такой как беспроводное соединение, например каналом радиосвязи или микроволновой связи.

Краткое описание чертежей

Для понимания настоящего изобретения, его дополнительных задач и преимуществ ниже приведено подробное описание, которое следует читать с прилагаемыми схематичными чертежами, где аналогичные позиции принадлежат аналогичным частям на разных фигурах, на чертежах показано следующее.

На фиг.1 показано транспортное средство, несущее бурильное устройство согласно варианту осуществления изобретения.

На фиг.2 показано транспортное средство фиг.1 во время установки в нужное положение бурильного устройства.

На фиг.3 показанo зажимное средство бурильного устройства согласно варианту осуществления изобретения.

На фиг.4a-4h показаны этапы удаления бурильного инструмента из бурильной колонны согласно аспекту изобретения.

На фиг.5 показан аспект изобретения, в котором выполняется так называемое бурение восстающей выработки.

На фиг.6a-6f показан аспект изобретения более детально.

На фиг.7a-7c показан вариант осуществления рычажного механизма.

На фиг.8 показаны зажимное средство и исполнительный механизм согласно аспекту изобретения.

На фиг.9a-9j показаны различные аспекты изобретения.

На фиг.10a-10b показаны блок-схемы последовательности операций способов согласно различным аспектам изобретения.

На фиг.11 показан блок управления согласно варианту осуществления изобретения.

Подробное описание фигур

Детали, не существенные для изобретения, исключены в чертежах для ясности последних. Соответствующие детали на разных фигурах могут быть показаны отличающимися ссылочными позициями.

На фиг.1 показано транспортное средство 1. Показанное в качестве примера транспортное средство 1 согласно варианту осуществления является буровой установкой 3 для горных работ. Транспортное средство 1 является автотранспортным средством на четырех колесах 5, оборудованным бурильным устройством 7. Бурильное устройство 7, показанное на фиг.1, находится в транспортном положении для перевозки бурильного устройства 7 на позицию бурения под землей (например, выработки, туннеля и т.д.).

На фиг.2 показано транспортное средство 1 фиг.1 во время установки в нужное положение бурильного устройства 7. Бурильное устройство 7 установлено в нужном положении между двумя стенами 9 пространства 11, при этом выдвижение бурильного устройства 7 ориентируется в направление ствола скважины.

Транспортным средством 1 согласно данному варианту осуществления управляет оператор (не показано) с помощью первого блока 100 управления. Линия связи между бурильным устройством 7 и блоком 100 управления показана ссылочной позицией L100. Второй блок 110 управления выполнен для поддержания связи с первым блоком 100 управления и является внешним блоком управления, применяемым для загрузки программного обеспечения в первый блок 100 управления через линию L110, которая является частью внутренний сети в транспортном средстве 1.

Оператор управляет четырьмя опорными ногами 13 (только две показаны) для закрепления в упор к участкам 9 стен. Приводное средство 15 в виде двух гидравлических цилиндров 17 двойного действия соединено с опорными ногами 13. Между гидравлическими цилиндрами 17 расположен двигательный блок 19, шарнирно установленный с сектором поворота на 180 градусов, причем двигательный блок 19 содержит редуктор и один расположенный на приводной головке 20 зажимной патрон (не показано). Оператор управляет приводной головкой 20 для поворота в первое концевое положение, при этом зажимной патрон обращен к позиции бурения первого ствола скважины и блок 100 управления блокирует приводную головку 20 в первом положении. Первый бурильный инструмент (не показано) с помощью свинчивания сцеплен с зажимным средством на одном конце и с буровым долотом (не показано) на своем другом конце. Установка бурильного инструмента выполняется оператором с помощью блока 100 управления. Блок 100 управления затем обеспечивает под контролем оператора приведение в действие бурового долота и непрерывную проверку гидравлического давления, как подаваемого в гидравлические цилиндры 17, так и приводящего во вращение двигательный блок 19 приводной головки 20 для вращения бурового долота. Блок 100 управления управляет работой бурильного устройства 7 с помощью управляющих сигналов, передаваемых по каналу L100. Второй бурильный инструмент (не показано) навинчивается на первый бурильный инструмент, и следующие бурильные инструменты продолжают навинчивать по мере выполнения буровым долотом проходки горной породы.

Установка бурильного инструмента (не показано) выполняется последовательно оператором с помощью блока управления. Блок 100 управления непрерывно управляет приведением в действие бурового долота и одновременно проверяет гидравлическое давление для гидравлических цилиндров 17 и двигательного блока 19. Во время расширения ствола скважины бурильная колонна вытягивается в направлении бурильного устройства 7, при этом следующие друг за другом бурильные инструменты должны по одному отвинчиваться от бурильной колонны, а также отвинчиваться от зажимного патрона приводной головки 20. Для раскрепления на каждом этапе отвинчивания бурильного инструмента (может также являться бурильной трубой или т.п.) выполняется удержание бурильного инструмента, который соединен с бурильным инструментом, ближайшим к приводной головке 20. Бурильный инструмент, который подлежит удалению и который является ближайшим к приводной головке 20, вначале отвинчивается от зажимного патрона. Данное получают благодаря удержанию бурильного инструмента, смежного с ним, от вращения относительно ствола скважины, бурение которой ведется с помощью блокирующего средства. При этом зажимной патрон должен отвинчиваться во время своего вращения от бурильного инструмента. Направление вращения является противоположным направлению вращения для бурения. За указанным следует этап отвинчивания бурильного инструмента, ближайшего к приводной головке 20 от смежного бурильного инструмента. Указанное выполняется с помощью удержания от вращения относительно зажимного патрона бурильного инструмента, смежного с приводной головкой 20, с помощью зажимного средства 21, при этом зажимной патрон во время своего вращения вращает данный бурильный инструмент так, что инструмент отвинчивается от смежного бурильного инструмента. Теперь, когда бурильный инструмент, расположенный ближе всего к приводной головке 20, высвобожден на двух своих концах, инструмент удаляется и приводная головка 20 перемещается к свободному концу следующего бурильного инструмента, и зажимной патрон навинчивается на него. Расширение скважины или подъем бурильной колонны продолжается, и процедура повторяется до отсоединения последнего бурильного инструмента.

На фиг.3 показано в изометрии зажимное средство 21 бурильного устройства 7 согласно варианту осуществления изобретения. Зажимное средство 21 состоит из корпуса 23 трубной муфты и кольцевого элемента 25, перемещающегося в осевом направлении Х, смонтированного на оси вокруг корпуса трубной муфты. Корпус 23 трубной муфты содержит центральное сквозное отверстие 27, выполненное с внутренними шлицами 29. Отверстие 27 снабжено вращательно закрепленным и выполненным с возможностью перемещения в осевом направлении Х зажимным патроном (не показано) приводной головки (не показано), имеющим наружные шлицы для сцепления сo шлицами 29. Зажимной патрон в свою очередь смонтирован на оси с возможностью аксиального перемещения и вращательно закреплен своими наружными шлицами, сцепленными со шлицами вращающего приводного средства приводной головки, при этом приводное средство соединяется с редуктором бурильного устройства 7 (не показано). С помощью канавок под пружинные кольца (не показано) в корпусе 23 трубной муфты вместе со средством обнаружения положения бурильного инструмента (не показано), бурильные инструменты разных типов и марок можно применять для бурильного устройства 7.

Рычажный механизм 31 шарнирно смонтирован на оси Y, проходящей поперечно осевому направлению X. Функцией рычажного механизма 31 является удержание в нужном положении и направление кольцевого элемента 25, охватывающего окружность корпуса 23 трубной муфты, и с помощью кольцевого элемента 25 управление перемещением зажимного средства 21 вдоль бурильного инструмента (не показано) и воздействие на закрепляющее средство 33 зажимного средства для получения вращательно закрепленного соединения между зажимным средством 21 и бурильным инструментом.

На фиг.4a-4h схематично показаны этапы удаления бурильного инструмента 35 из бурильной колонны 36 согласно одному аспекту изобретения. На фиг.4a показано бурильное устройство 7, закрепленноe в горизонтальной выработке с помощью опорной ноги 13 и гидравлической системы (не показано, но условно обозначено пунктирной линией). Бурильное устройство 7 содержит приводную головку 37 для вращения снабженного внутренней резьбой зажимного патрона 39, выполненного с возможностью перемещения в осевом направлении Х, и зажимное средство 21, выполненное вращательно закрепленным, окружающее зажимной патрон 39, и с возможностью перемещения в осевом направлении Х.

Зажимной патрон 39 конструктивно исполнен для навинчивания отвинчивания бурильного инструмента 35. Зажимное средство 21 смонтировано на оси вокруг зажимного патрона 39 и средство 42 исполнительного механизма в виде предварительно нагруженной работающей на сжатие пружины 41 выполнено для приведения в действие трубной муфты (не показано) зажимного средства 21.

На фиг.4a показано бурильное устройство 7, вращающее бурильную колонну 36 для бурения ствола 43 скважины. В данном случае выполняется расширение с помощью расширителя 45. Направление ME вращения для бурения показано по часовой стрелке.

На фиг.4b показан этап, где бурильный инструмент 35', навинченный на бурильный инструмент 35, удерживается с помощью блокирующего средства в виде трубного ключа 47, который удерживает и несет бурильную колонну 36 и расширитель 45. Зажимной патрон 39 вращается против часовой стрелки в направлении MO, и конец 38 бурильного инструмента 35, обращенный к приводной головке 37, отвинчивается от зажимного патрона 39.

На фиг.4c показано, что вращение остановлено и предварительно нагруженная работающая на сжатие пружина 41 расположена для перемещения зажимного средства 21 из начального положения U (см. фиг.4a) зажимного средства 21, смежного с приводной головкой 37 в первом направлении от приводной головки 37 вдоль осевого направления X. Таким способом получают надежное выталкивание зажимного средства 21 поверх выемок 51 на конце 38 бурильного инструмента 35.