Підводний буровий верстат

Винахід відноситься до геологорозвідувальної галузі і може бути використаний для геологорозвідувальних робіт під водою. Відомі підводні бурові верстати з рамою і встановленими на ній механізмом подачі і механізмом обертання,, бурового штангою і з'єднаною з нею системою промивання свердловини, що включає промивний насос, гнучкий рукав і сальник - вертлюг, наприклад підводний буровий верстат МД-150 японської фірми "Кокэн" [див.: Лукошков А.В.. Техніка дослідження морського дна. - Л.: Суднобудування, 1984. - С.143]. У цьому верстаті промивна вода подається від промивного насоса до сальника-вертлюга, установленого на верхньому кінці бурової штати, по гнучкому р укаву. Недоліком названого верстата є недостатня надійність, викликана наявністю гнучкого рукава, що відслідковує в процесі буріння рух вер хнього кінця бурової штанги. Найближчим аналогом є підводний буровий верстат, який включає раму з установленими на ній механізмом подачі і механізмом обертання, бурову штангу і з'єднану з нею систему промивання свердловини, що включає промивний насос, гнучкий рукав і сальник–вертлюг - прототип [UA 37679А МПК6 Е21В7/12, публ. 15.05.2001]. У цьому верстаті промивна вода також подається гнучким рукавом від промивного насоса до сальника-вертлюга, установленого на верхньому кінці бурової тр уби. У процесі буріння верхній кінець гнучкого рукава, з'єднаний із сальником-вертлюгом, переміщується разом із сальником-вертлюгом униз. Це вимагає створення системи підтримки гнучкого рукава (обвідні блоки й ін.), що разом з наявністю самого гнучкого рукава, який може бути пошкоджений при пуско-підйомних операціях, посадці на дно, при бурінні, знижує надійність верстата в цілому. Положення ще більш посилюється при великих глибинах буріння, тому що це вимагає відповідного подовження гнучкого рукава. Таким чином, недоліком верстата є низька надійність, викликана подачею промивної води в бурову штангу за допомогою гнучкого рукава і сальника–вертлюга. В основу винаходу поставлена задача підвищення надійності підводного бурового верстата шляхом подачі промивної води від промивного насоса безпосередньо до бурової штанги без сальника-вертлюга. Для вирішення поставленої задачі пропонується підводний буровий верстат, що включає раму з установленими на ній механізмом подачі і механізмом обертання, бурову штангу і з'єднану з нею систему промивання свердловини з промивним насосом, при цьому система промивання свердловини обладнана з'єднаною з промивним насосом герметичною камерою, що охоплює бурову штангу, а на ви ході бурової штанги з герметичної камери виконано ущільнення. Ущільнення має ковзну шпонку, вставлену в шпонковий паз бурової штанги і зафіксовану від поздовжнього переміщення відносно герметичної камери. Загальними з прототипом є суттєві ознаки: наявність рами, механізмів подачі й обертання, бурової штанги і системи промивання свердловини з промивним насосом. Відмінними від прототипу є суттєві ознаки: система промивання свердловини обладнана з'єднаною з промивним насосом герметичною камерою, що охоплює бурову штангу, при цьому на виході бурової штанги з герметичної камери виконано ущільнення. Ці ознаки є достатніми у всіх випадках. Відмінними від прототипу також є суттєві ознаки: ущільнення на виході бурової штанги з герметичної камери має ковзну шпонку, вста влену в шпонковий паз бурової штанги і зафіксовану від поздовжнього переміщення відносно герметичної камери. Ці ознаки характеризують винахід переважно в особливих умовах його використання - якщо буровий верстат має диференціально-гвинтовий механізм обертання і подачі бурової штанги. При використанні винаходу досягаються нові технічні результати: у зв'язку з установкою герметичної камери в систему промивання свердловини підвищується надійність підводного бурового верстата, тому що вилучається сальник-вертлюг на кінці бурової штанги і промивний рукав від промивного насоса до сальника-вертлюга. Таким чином, досягається задача підвищення надійності підводного бурового верстата шляхом подачі промивної води від промивного насоса безпосередньо до бурової штанги без сальника-вертлюга. В особливих умовах, якщо буровий верстат має диференціально-гвинтовий механізм обертання і подачі бурової штанги, досягаються й інші технічні результати - установка ковзної шпонки більш надійно ущільнює герметичну камеру, що знижує втрати промивної води. Суть винаходу ілюстр ується графічними матеріалами. На фіг.1 зображено підводний буровий верстат - загальний вигляд, на фіг.2 - поздовжній розріз герметичної камери; на фіг.3 - поперечний розріз герметичної камери. Буровий верстат містить раму 1 з установленим на ній механізм ом подачі 2, що має гайку - зірочку 3 і підшипники 4 і 5, у яких вона встановлена з можливістю обертання; механізм обертання 6, що складається із зірочки 7 зі шпонкою 8 і підшипника 9. Зірочка 7 установлена в підшипнику 9 і підшипнику 5 механізму подачі з можливістю обертання. Механізм подачі 2 і механізм обертання 6 конструктивно складають диференціально-гвинтовий механізм 10. По осі буріння установлена і закріплена розтяжками порожние та герметична камера 11. яка одночасно є напрямною трубою, у середині якої проходить бурова штата 12, на зовнішньому боці якої зроблена гвинтова нарізка 13 і суцільний шпонковий паз 14. Бурова штанга а 12 проходить також крізь гайку-зірочку 3 механізму подачі 2 і зірочку 7 механізму обертання 6, при цьому шпонка 8 зірочки 7 входить у суцільний шпонковий паз 14. Гайка-зірочка 3 і зірочка 7 за допомогою зубчастих пасів 15 і 16 з'єднуються з ведучим валом приводу 17 на якому посаджені відповідні зірочки 18 і 19. Причому, зірочка 18 з'єднана з ведучим валом приводу 17 через однобічну муфту 20 (яка передає обертання зірочці 18 тільки в одному напрямку, при обертанні ведучого вала у зворотному напрямку зірочка 18 не обертається). Відношення зубців пар зірочок 3 і 19 ,а також 7 і 18 різне. Бурова штанга 12 на своєму нижньому кінці має керноприймач з буровою коронкою 21. Енергозабезпечення і керування верстатом здійснюється через кабель вантажоносійний 22, що закріплений кронштейнами 23. Герметична камера 11 зверху закрита кришкою 24, у нижній частині має підшипник 25 з ковзною шпонкою 26, і патрубок 27, за допомогою якого з'єднана з водоводом 28 і буровим насосом 29. Бурова штанга 12 розміщена усередині герметичної камери 11 і має відкритий верхній торець 30, а також внутрішній канал 31. Буровий верстат працює так Верстат опускають під воду кабелем вантажоносійним 22 на дно, включають обертання приводу 17, ідо через зірочки 18, 19 і зубчасті паси 15, 16 передає обертання зірочкам 3 "і 7, які починають обертатися, але з різними швидкостями, тому що відношення зубців відповідних нар зірочок різне (див. вище). Зірочка 7 через шпонку 8 і суцільний шпонковий паз 14 обертає бурову штангу 12. а гайказірочка З (яка обертається з більшою швидкістю ніж зірочка 7) через гвинтову нарізку 13 здійснює рух бурової штанги 12 униз. подаючи керноприймач з буровою коронкою 21, що обертається разом з буровою штангою 12, у вибій. У такий спосіб відбувається буріння. Одночасно з початком буріння починає працювати система промивання свердловини , для чого включають буровий насос 29, що через водовід 28 і патрубок 27, подає воду для промивання свердловини в герметичну камеру 11, і далі через відкритий верхній торець 30 бурової штанги 12 у її вн утрішній канал 31, а потім у свердловину. Герметизація герметичної камери 11 зроблена зверху кришкою 24, а знизу підшипником 25 і ковзною шпонкою 26, що перекриває шпонковий паз 14 і гвинтову нарізку 13. Таким чином, установка герметичної камери в систему промивання свердловини дає можливість вилучити сальник-вертлюг і р ухливий водовід з обвідним блоком, що сироту»: конструкцію і підвищує надійність підводного бурового верстата. У НВТОВ "Океанмаш" виконані проробки нового підводного бурового верстата, проведені розрахунки, планується розробка документації на виготовлення.