Бурильний інструмент і спосіб витіснювального буріння грунту

1. Бурильний інструмент для витіснювального буріння ґрунту, що містить бурильну колону (20), на нижньому кінці якої з можливістю від'єднання закріплена витіснювальна головка (40), і утворену на бурильній колоні (20) витіснювальну зону (30), яка для вигладжування стінки свердловини розширена порівняно з прилеглою зоною (22) бурильної колони, який відрізняється тим, що витіснювальна головка (40) має зовнішню гвинтову лінію (42), витіснювальна зона (30) виконана циліндричною і утворює нижній кінець бурильної колони (20), на якому знімно закріплена витіснювальна головка (40). 2. Інструмент за п.1, який відрізняється тим, що витіснювальна зона (30) має плавний, зокрема конічний, перехід у прилеглу зону (22) бурильної колони. 3. Інструмент за п.1 або 2, який відрізняється тим, що витіснювальна зона (30) бурильної колони (20) має зовнішній діаметр, що дорівнює або менший за зовнішній діаметр зовнішньої гвинтової лінії (42) витіснювальної головки (40). 4. Інструмент за одним із пп.1-3, який відрізняється тим, що на зоні (22) бурильної колони, прилеглій до витіснювальної зони (30), виконано зовнішню гвинтову лінію (24) бурильної колони. 5. Інструмент за п.4, який відрізняється тим, що зовнішня гвинтова лінія (24) бурильної колони має напрямок навивання, протилежний напрямку навивання зовнішньої гвинтової лінії (42) витіснювальної головки (40). 2 (19) 1 3 75807 4 Винахід стосується бурильного інструмента для рівномірне витіснення. Поряд з чисто конічною буріння ґрунту методом повного витіснення, що формою перехідної зони до витіснювальної зони містить бурильну колону, на нижньому кінці якої може бути використана також інша форма, наприрознімно закріплена витіснювальна головка. Крім клад, форма дуги чи чверті кола. того, винахід стосується способу витіснювального Для забезпечення доброї витіснювальної дії буріння ґрунту, при якому витіснювальна головка, винахід передбачає, що витіснювальна головка рознімно закріплена на нижньому кінці бурильної має зовнішню гвинтову лінію. Завдяки цьому витіколони, з витісненням ґрунтоматеріалу вводять в снювальна головка може вгвинчуватися у ґрунт, ґрунт до досягнення передбаченої глибини, на якій чим досягається особливе добра витіснювальна бурильну колону від'єднують від витіснювальної дія. Витіснювальна головка може бути виготовлеголовки і витягують із ґрунту. на не лише із сталі, але також і з пластмаси, волоТакий спосіб відомий також як спосіб витіснюкностого бетону чи іншого придатного матеріалу. вального буріння з втраченою витіснювальною Згідно з винаходом доцільним є рішення, при головкою. При цьому витіснювальна головка заякому зовнішній діаметр витіснювальної зони булишається в ґрунті і утворює основу для виготоврильної колони дорівнює або менший, ніж зовнішлюваної над нею бетонної чи стабілізаційної палі. ній діаметр зовнішньої гвинтової лінії витіснювальДля цього після витягування бурильної колони у ної головки. Перевагу має рішення, при якому виготовлену свердловину вводять бетон чи інший зовнішній діаметр витіснювальної зони на 10-20% наповнювальний матеріал. менший, ніж зовнішній діаметр зовнішньої гвинтоПри застосуванні цього відомого способу вивої лінії. При такій різниці діаметрів забезпечуєтьникає проблема, яка полягає в тому, що при певся добре вирівнювання і ущільнення стінки свердних параметрах ґрунту не може бути забезпечена ловини, яка внаслідок вгвинчування стабільність стінки свердловини. Це означає, що витіснювальної головки має значну нерівномірперед заповненням виготовленої свердловини ність. Згідно з винаходом особливо добра витісґрунтоматеріал може випадати із стінки свердлонювальна дія досягається тим, що зовнішній діавини вниз. Цей ґрунтоматеріал спричинює дефекметр витіснювальної зони приблизно відповідає ти у виготовлюваній бетонній чи стабілізаційній зовнішньому діаметру зовнішньої гвинтової лінії палі, які негативно впливають на несучу здатність витіснювальної головки. готової палі. Подальше покращення ущільнювальної дії згіВ основу винаходу покладено задачу розробки дно з винаходом досягається завдяки тому, що на бурильного інструмента і способу витіснювального бурильній колоні, що прилягає до витіснювальної буріння, з застосуванням яких можуть бути виготозони, нанесено зовнішню гвинтову лінію. Цією зоввлені свердловини з особливо стабільними стіннішньою гвинтовою лінією бурильної колони ґрунками. томатеріал, що падає зверху, при відповідному Стосовно пристрою задача вирішена у буринапрямку обертання бурильної колони цілеспряльному інструменті для витіснювального буріння мовано подається до витіснювальної зони. ґрунту, що містить бурильну колону, на нижньому Крім того, згідно з винаходом передбачено, що кінці якої з можливістю від'єднання закріплена визовнішня гвинтова лінія бурильної колони має натіснювальна головка, тим, що нижній кінець бурипрямок навивки, протилежний напрямку навивки льної колони виконаний у вигляді витіснювальної зовнішньої гвинтової лінії витіснювальної головки. зони, розширеної порівняно з прилеглою до неї Завдяки цьому при обертанні бурильної колони під зоною бурильної колони. час витягування у напрямку, протилежному наЗавдяки цьому після від'єднання витіснювальпрямку вгвинчування, може бути досягнута бажана ної головки утворена на нижньому кінці бурильної подача ґрунтоматеріалу на витіснювальну зону. колони витіснювальна зона робить додатковий Для виготовлення особливо стабільних фунвнесок у вирівнювання стінки свердловини при даментних паль згідно з винаходом передбачено, витягуванні бурильної колони. Зокрема ґрунтомащо на витіснювальній головці можуть бути закріптеріал, що випав униз із стінки свердловини, може лені армувальні елементи. Це можуть бути стальні бути втиснений витіснювальною зоною бурильної троси чи металеві прути, які у бетонній палі предколони у стінку свердловини. Таким чином, з одноставляють арматуру. го боку, усувається збирання небажаного ґрунтоДля заповнення виготовленої свердловини матеріалу у порожнині свердловини, що підлягає згідно з винаходом передбачено, що бурильна заповненню, а, з іншого боку, додаткове втиснення колона для введення наповнювального матеріалу ґрунтоматеріалу в стінку свердловини при витягувиконана трубчастою. Тому заповнення свердлованні бурильної колони сприяє додатковому ущівини наповнювальним матеріалом може здійснюльненню і укріпленню, тобто стабілізації стінки ватися через внутрішню порожнину уже під час свердловини. витягування бурильної колони, чим досягається Витіснювальна зона в принципі може мати різдодаткове підпирання стінки свердловини. ні форми, наприклад, чисто конічну чи сфероподіСтосовно способу поставлена задача вирішебну. Одначе згідно з винаходом доцільним є ріна у способі витіснювального буріння ґрунту, зокшення, коли витіснювальна зона має рема із застосуванням бурильного інструмента, циліндричний сегмент, яки поступово, зокрема згідно з яким витіснювальну головку, з можливістю конічно, переходить у прилеглу до нього зону бувід'єднання закріплену на нижньому кінці бурильрильної колони. Циліндричний сегмент дуже техної колони, з витісненням ґрунтоматеріалу вводять нологічний у виготовленні. До того ж, по всій дову ґрунт до заданої глибини, бурильну колону від'єжині циліндричного сегмента досягається днують від витіснювальної головки і витягують із 5 75807 6 ґрунту, тим, що застосовують бурильну колону з з використанням переважного прикладу виконанвитіснювальною зоною на нижньому кінці, якою ня, який схематично представлений на фігурі. при витягуванні бурильної колони ґрунтоматеріал, На єдиній фігурі зображений відповідний вищо надходить зверху, витісняють набік. При застонаходові бурильний інструмент 10 у виді збоку. суванні цього способу можуть бути досягнуті опиБурильний інструмент 10 для виконання витіссані вище переваги стабільної стінки свердловини. нювального буріння містить конічну витіснювальну Для виготовлення свердловини передбачено, головку 40, на зовнішній поверхні якої виконано що на витіснювальній головці утворено зовнішню зовнішню гвинтову лінію 42. Для з'єднання з буригвинтову лінію, причому під час вгвинчування у льною колоною 20 на верхній частині витіснюваґрунт бурильна колона обертається у напрямку, в льної головки 40 виконано шипоподібні поводки якому зовнішня гвинтова лінія подає ґрунтоматері44, що входять у відповідні вибірки 34 в нижній ал вбік і нагору. Таким чином витіснювальна голочастині бурильної колони 20. вка при вгвинчуванні у ґрунт виконує значну ущіТрубчаста бурильна колона 20 на нижньому льнювальну дію. кінці має розширену витіснювальну зону 30, яка Вигідне вдосконалення винаходу полягає в через конус 32 переходить у прилеглу зону 22 бутому, що витіснювальну головку від'єднують від рильної колони, що має в основному сталий зовбурильної колони шляхом обертання у протилежнішній діаметр. На зовнішній поверхні зони 22 буному напрямку і/або шляхом активування роз'єдрильної колони виконано зовнішню гвинтову лінію нувального пристрою. В першому разі між витіс24, максимальний зовнішній діаметр якої приблизнювальною головкою і бурильною колоною но відповідає зовнішньому діаметру розширеної передбачене просте гвинтове з'єднання. Одначе циліндричної витіснювальної зони 30. Гвинтова може бути передбачений також інший з'єднувальлінія 24 простягається аж до циліндричної витісний пристрій, наприклад, байонетний замок або нювальної зони 30 і на ділянці конуса 32 плавно роз'єднувальний пристрій з механічно чи електрисходить нанівець. чно керованим запірним елементом, який забезпеУ представленій формі виконання витіснювачує надійне роз'єднання витіснювальної головки льна головка 40 має у своїй верхній зоні циліндривід бурильної колони. чну ділянку 46, зовнішній діаметр якої відповідає Згідно з винаходом додаткове ущільнення дозовнішньому діаметру витіснювальної зони 30. сягається тим, що на зоні бурильної колони, приРозміщені на передній частині витіснювальної голеглій до витіснювальної зони, виконано зовнішню ловки 40 зовнішні гвинтові лінії 42 під час витіснюгвинтову лінію, причому при витягуванні бурильну вального буріння утворюють у стінці свердловини колону обертають у напрямку, при якому зовнішня перешкодну зону. Після від'єднання витіснювальгвинтова лінія бурильної колони подає ґрунтоманої головки 40 при досягненні заданої кінцевої теріал, що надходить зверху, до витіснювальної глибини свердловини бурильну колону 20 повільно зони. При цьому ґрунтоматеріал, що надходить витягують із свердловини при протилежному назверху, може бути ущільнений також у порівняно прямі обертання. Ґрунтоматеріал, що падає зверху вузькій щілині між витіснювальною зоною і стінкою із перешкодної зони стінки свердловини, зовнішсвердловини. ньою гвинтовою лінією 24 бурильної колони подаДля виготовлення армованої палі в ґрунті згідється вниз до витіснювальної зони 30. Зважаючи но з винаходом передбачено, що при витягуванні на таким чином вибраний зовнішній діаметр витісбурильної колони армувальні елементи, закріплені нювальної зони 30 ґрунтоматеріал витісняється у у витіснювальній колоні, виводять вгору. стінку свердловини, зокрема у перешкодну зону Крім того, доцільним є заповнення виготовлестінки свердловини. Завдяки цьому стінка свердної свердловини при витягуванні бурильної колони ловини вирівнюється і додатково ущільнюється. наповнювальним матеріалом. Таким чином стінка Одночасно усувається збирання ґрунтоматеріалу свердловини завжди надійно підтримується бурина полишеній у свердловині витіснювальній головльним інструментом або самим наповнювальним ці 40 і виникнення внаслідок цього дефектів у виматеріалом. Нижче винахід детальніше пояснений готовлюваній бетонній палі. 7 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 75807 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601