Пристрій для буріння свердловин некруглого перерізу

1 Пристрій для буріння свердловин некруглого перерізу, що містить шнековий буровий постав, оснащений буровими головками, установленими на корпусі з можливістю обертання, приводи обер тання і подачі бурового поставу, який відрізняється тим, що буровий постав виконано у вигляді принаймні чотирьох бурових штанг, установлених паралельно і з можливістю обертання двох сусідніх штанг у протилежному напрямку 2 Пристрій для буріння свердловин некруглого перерізу по п 1, який відрізняється тим, що на валах корпуса за буровими голівками закріплені привідні зірочки, що обгинаються ланцюгом із різальними зубками 3 Пристрій для буріння свердловин некруглого перерізу по пп 1 і 2, який відрізняється тим, що ланцюги з'єднують зірочки з однаковим напрямком обертання Винахід відноситься до технології проведення свердловин некруглого перетину, переважно для виймання корисних копалин, наприклад, вугілля в умовах тонких пластів тупиковими свердловинами і може застосовуватися як для відкритих так і для підземних розробок Відома технологія проведення тупикових свердловин і пристрою для її здійснення, при якій виймання виконують вибурюванням свердловинами некруглого перетину з транспортуванням матеріалу від вибою до виходу свердловини, наприклад, здвоєним шнековим ставом (див , наприклад, Левкович П Е , Мезников В И , Дяченко Г В , Корольов Д А "Бурошнековая выемка угля", Київ, Техніка, 1982, с 175) Недоліком такого пристрою є мала площа перетину свердловини й значні втрати вугілля в ціликах, що залишаються, між шнеками і між свердловинами Такі установки більш ДОЦІЛЬНІ ДЛЯ проведення дегазаційних і вентиляційних свердловин Відомий, також, пристрій для буравлення тупикових свердловин некруглого перетину оснащений трьома буровими голівками, і трьома шнеками, що дозволяють збільшити корисну площу свердловини (див , наприклад, проспект AT "Буран" на комплекс БШК-2Д "Буран-шнек") Однак цей пристрій має той же недолік - втрата вугілля в ціликах між шнеками Крім того, щоб уникнути відхо ду свердловини від заданого напрямку в двохшнекових ставах шнеки обертають у різних напрямках, а при трьох шнеках напрямок обертання будь-яких двох шнеків збігається, а це приводить до того, що тангенціальні сили двох шнеків склавшись будуть удвічі більші зусилля одного Це приведе до появи сил, сприяючих відхиленню ставу від заданого напрямку Найбільш близьким до рішення, що заявляється, по основним істотним ознакам є пристрій для буравлення свердловин некруглого перетину, що містить буровий двухшнековий став, оснащений буровим органом, що виконаний у виді корпуса з основним комплектом ріжучого інструменту Пристрій має також приводи обертання і подачі бурового ставу (див, наприклад, патент РФ №2026489 по кл Е 21 С 1/00) По сукупності основних істотних ознак пристрій може бути прийнятим за прототип У даному пристрої проблема орієнтації става для забезпечення прямолінійності свердловини вирішується за рахунок спеціального додаткового устаткування, наявність якого збільшує масу установки й ускладнює конструкцію Таким устаткуванням є жорсткий трубопровід з телескопічною секцією, а для розміщення трубопроводу шнековий став додатково оснащений засобами розширення свердловини 00 СО СЧ 49238 Таким чином, питання зменшення втрат вугілля вирішується лише частково заодно з питанням орієнтації свердловини В основу винаходу покладена задача створення пристрою для буравлення свердловин некруглого перетину, що дозволяє виконувати цю операцію з мінімально можливими втратами корисної копалини, з одночасним забезпеченням прямолінійності свердловини при порівняно простій конструкції пристрою Ця задача вирішена за рахунок технічного результату, який полягає в тому, що збільшується корисна площа свердловини, виключаються втрати вугілля в ціликах між окремими отворами і забезпечується прямолінійність свердловини Для досягнення цього технічного результату в заявленому пристрої для буравлення свердловин некруглого перетину, що містить шнековий буровий став, оснащений буровими голівками, установленими на корпусі з можливістю обертання, приводи обертання і подачі бурового ставу, буровий став виконано у виді, принаймні, чотирьох бурових штанг, установлених паралельно і з можливістю обертання двох сусідніх штанг у протилежному напрямку, а на валах корпуса за буровими голівками закріплені приводні зірочки, що обгинаються ланцюгом із ріжучими, причому, ланцюги поєднують зірочки з однаковим напрямком обертання Між ВІДМІННИМИ ознаками і технічним результатом є причинно-наслідковий зв'язок Тільки завдяки виконанню бурового става з чотирма буровими штангами збільшується корисна площа свердловини , на цю же мету працює і ріжучий ланцюг, що поєднує вали голівок, які обертаються в одному напрямку Завдяки такій конструкції досягається і друга мета -виключення відхилення ставу від заданого напрямку, тому що чотири бурових голівки, що обертаються попарно в однаковому напрямку створюють сили, спрямовані в протилежному напрямку, що дозволяє виключити зусилля, які приводять до відхилення ставу від прямолінійного напрямку Зазначений технічний результат не можна одержати, якщо з приведеної сукупності ознак виключити будь-яку Заявлене рішення є новим, оскільки воно не відомо з рівня техніки Заявлене рішення має винахідницький рівень, оскільки воно не є очевидним для фахівця на основі вивчення рівня техніки Винахід є промислово-придатним, оскільки на AT HKM3 розроблений ескізний проект шнекобурової машини для розробки тонких вугільних пластів, у якій використане рішення, що заявляється Сутність винаходу пояснюється кресленнями, Де на фіг 1 показаний загальний вид пристрою для буравлення свердловин некруглого перетину (вид у плані, стрілками "п" показаний напрямок обертання, а стрілками "Т" - зусилля реакції, ДІЮЧІ на голівки з боку вибою), на фіг 2 показаний розріз по А-А (стрілками "п" показаний напрямок обертання зірочок, а стрілка ми "N" - зусилля реакції, ДІЮЧІ на зірочку з боку вибою), на фіг 3 показаний розріз по Б-Б (стрілками "п" показаний напрямок обертання зірочок а стрілками "N" - зусилля реакції, ДІЮЧІ на зірочки з боку вибою), Пристрій для буравлення свердловин некруглого перетину складається з бурового ставу 1 і бурового органу, виконаного у виді корпуса 2, у якому на валах 3, установлені чотири бурових голівки 4 з можливістю обертання двох сусідніх голівок у протилежному напрямку (див фіг1) Привід обертання 5 змонтовано на корпусі 6 пристрою, де також встановлений і привід подачі, виконаний у вигляді пари силових циліндрів 7 За буровими голівками 4 на валах 3 закріплені зірочки 8,9,10,11 Зірочки 8 і 10 обертаються по годинниковій стрілці і їх зв'язує між собою ланцюг 12 з ріжучими зубками, (див фіг 2) Зірочка 8 на валу 3 закріплена жорстко, а зірочка 10 встановлена на валу 3 через підшипник Точно так же на валах 3 закріплені зірочки 9 і 11, які між собою зв'язані ланцюгом 13 з ріжучими зубками і обертаються проти годинникової стрілки, (див фіг 3) Буровий став 1 складається з чотирьох шнекових штанг 14 і 15, що встановлюються в захвати приводу обертання 5 і корпусу 2 Штанги 14 мають правий напрямок витків шнека, а штанги 15 - лівий КІНЦІ штанг 15 і 14 виконані так, що вони дозволяють робити нарощування колони в процесі буравлення посекційно У системі контролю і керування напрямком буравлення є датчики положення бурового органу в просторі пласта і апаратура дистанційного керування (не показані) Пристрій працює так Буровий став 1 одержує крутильний момент від приводу обертання 5 і за допомогою силових циліндрів 7 приводу подачі подається в напрямку буравлення При цьому бурові голівки 4, установлені на корпусі 2 і зв'язані з буровим ставом 1, руйнують вибій Одночасно від валів 3 крутильний момент передається на зірочки 8,9,10 і 11, а вони задають тягнуче зусилля ріжучим ланцюгам 12 і 13, які підрізають клиноподібні цілики 16, що залишилися після проходу бурових голівок 4 Зруйнована маса вугілля падає на шнеки 14 і 15 бурового става 1, що переміщають відбиту гірську масу до виходу свердловини При руйнуванні вибою буровими голівками 4 виникає зусилля реакції "Т", що діє на вали 3 голівок Оскільки сусідні голівки обертаються в протилежному напрямку, те ці зусилля взаємно нейтралізуються Точно так же, при різанні клиноподібних ЦІЛИКІВ ланцюгами 12 і 13 виникають зусилля реакції вибою "N", які теж, завдяки різному напрямку руху ланцюгів, взаємно нейтралізуються Таким чином, буровий став 1 не піддається впливу сил, що заподіюють його відхилення від заданого напрямку У той же час, маючи чотири шнеки в площині пласта, став має значну жорсткість, що запобігає його відхиленню від прямолінійного напрямку Результатом роботи установки є корисні копалини, добуті шляхом вибурювання свердловин некруглого перетину, переважно в тонких шарах 49238 На фіг 4 показаний перетин, що утвориться після проходу бурових голівок 4 Таким буває перетин свердловин, одержуваних за допомогою відомих установок Запропонована установка дає в остаточному виді поперечний переріз свердловини, який зображено на фіг 5 Розрахунки показують, що площа перетину свердловини , показаного на фіг 5 на 20% більше площі перетину , показаного фіг 2 на фіг 4 3 цього випливає, що заявлена установка дозволяє виключити мінімум 20% втрат корисної копалини в порівнянні з відомими установками, за інших рівних умов Разом з тим спрощена конструкція установки за рахунок виключення силових циліндрів вирівнювання, оскільки запропонована конструкція виключає сили, які спричиняють відхилення бурового ставу в площині пласта 49238 В Г-Г фіа 4 фіг 5 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71