Спосіб керування напрямком буріння і пристрій для його здійснення

Способ управления направлением бурения, включающий установку воздуховодного и с двух сторон от него двух шнековых ставов, на одном конце которых устанавливают головную стяжку с буровыми коронкам, а другой конец шнековых ставов соединяют с выходными муфтами, подачу бурошнекового става в скважину с последующим его наращиванием и разборкой после бурения, отличающийся тем, что перед подачей бурошнекового става в скважину секции шнеков соединяют ловителями некруглого сечения, выбирают люфты в двух шнековых става х путем их предварительного сжатия с последующим растяжением на 5-10 мм, а перед наращиванием бурошнекового става измеряют разность люфтов в осевом направлении в A (54) СПОСІБ КЕРУВАННЯ НАПРЯМКОМ БУРІННЯ І ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ 28529 Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками предлагаемого изобретения, следующие. Установка воздуховодного и с двух сторон от него двух шнековых ставов, на одном конце которых устанавливается головная стяжка с буровыми коронкам, а другой конец шнековых ставов соединяется с выходными муфтами, подача бурошнекового става в скважину с последующим его наращиванием и разборкой после бурения. Для устройства общими являются подающая секция и подающее устройство, соединенные соответственно с двумя шнековыми ставами и воздуховодным ставом, установленным между двумя шнековыми ставами, линейные, промежуточные и головные секции, содержащие две секции шнекового става и между ними секцию воздуховодного става, на торцах которой установлены соединительные муфты, промежуточная секция соединена с секцией воздуховодного става. Недостатком известного способа и устройства является то, что при искривлении скважины влево или вправо обнаружить это и устранить не представляется возможным. Потому что в известном устройстве отсутствуют датчики направления бурения и отсутствуют средства активного воздействия, например, управляемые отклоняющие лапы. В основу изобретения поставлена задача определения и устранения искривления скважины влево или вправо путем измерения разности длин шнековых ставов и коррекции этой разности с помощью наборных шайб. Поставленная задача решается тем, что в способе управления направлением бурения, включающем установку воздуховодного и с двух сторон от него двух шнековых ставов, на одном конце которых устанавливают головную стяжку с буровыми коронкам, а другой конец шнековых ставов соединяют с выходными муфтами, подачу бурошнекового става в скважину с последующим его наращиванием и разборкой после бурения, отличительным является то, что перед подачей бурошнекового става в скважину секции шнеков соединяют ловителями некруглого сечения, выбирают люфты в двух шнековых ставах путем их предварительного сжатия с последующим растяжением на 510 мм, а перед наращиванием бурошнекового става измеряют разность люфтов в осевом направлении в соединениях левого и правого шнековых ставов в вы ходных муфтах и устанавливают наборные шайбы общей толщиной, соответствующей разности указанных люфтов в той вы ходной муфте, в которой люфт оказался меньшим, или устраняют имеющиеся шайбы в той выходной муфте, в которой люфт оказался большим. Устройство для осуществления способа наращивания и разборки бурошнекового става, содержащее подающую секцию и подающее устройство, соединенные соответственно с двумя шнековыми ставами и воздуховодным ставом, установленным между двумя шнековыми ставами, линейные, промежуточные и головные секции, содержащие две секции шнекового става и между ними секцию воздуховодного става, на торцах которой установлены соединительные муфты, а промежуточная секция соединена с секцией воздуховодного става, отличается тем, что секции шнекового става на торцах снабжены ловителями некруглой формы, а выходные муфты подающей секции снабжены наборными шайбами, установленными в месте соединения шнековых ставов с соответствующими выходными муфтами. Установка ловителей некруглой формы и наборных шайб под шнековые ставы в месте их стыковки с подающим устройством является существенным отличием данного способа и устройства. Такая конструкция соединения шнековых ставов обеспечивает им возможность перемещения в осевом направлении. При транспортировании разрушенной массы из скважины шнековые ставы под действием сил реакции будут смещаться в сторону забоя. В месте их стыковки с подающим устройством появится суммарный люфт. Если скважина прямолинейная, то суммарный люфт на обоих шнековых ставах будут одинаковыми, а при искривлении скважины он окажется меньше на том шнековом ставе, в сторону которого произошло искривление скважины. Для устранения искривления под этот шнековый став, согласно способу, в месте его стыковки с подающей секцией подкладываются наборные шайбы, что приводит к заданию начальной ориентации буровых коронок в сторону, противоположную искривлению скважины. Это обеспечивает устранение возникшего искривления. В прототипе указанную оценку искривления произвести нельзя, так как шнековые ставы соединяются между собой на муфте с замковым соединением, которые не позволяют им перемещаться в осевом направлении. Для пояснения сути изобретения на фиг. 1 представлен общий вид бу-рошнековой установки, на фиг. 2 изображен шнековый став на ловителях в сборе, на фиг. 3-5 изображены поясняющие разрезы и виды. Основными узлами бурошнекового става являются шнековый став 1, воздуховодный став 2, головная секция 3, линейная секция 4, выходная муфта 5, промежуточная секция 6, соединенная с воздуховодным ставом 2, головная стяжка 7, устанавливаемая на головной секции 3, соединяющая воздуховодный став 2 и два шнековых става 1, подающая секция 8, в средней части которой установлено подающее устройство 9, соединенное одним концом с воздуховодным ставом 2, а вторым с домкратом 10, установленном на подающей секции 8, станина 11 с домкратами 12 и 13, которые соединены с подающей секцией 8. На головной стяжке 7 установлены буровые коронки 14, связанные со скважиной 15, секции воздуховодного става 2 по торцам соединяется соединительной муфтой 16, а линейная 4, промежуточная 6 и головная 3 секции шнекового става 1 соединяются ловителями 17. На выходной муфте 5 установлены наборные шайбы 18. На фиг. 2 представлен шнековый став 1 с ловителем 17 и ответной частью 19. Ловитель 17 имеет конусные наконечники 20. На фиг. 3 представлен разрез ответной части 19, на фиг. 4 представлен разрез ловителя 17 с конусными наконечниками 20, на фиг. 5 представлена ответная часть 19. Для того, чтобы не произошла стыковка шнековых ставов 1 со сдвигом на 180 градусов (это приводит к нарушению линии шнека), конусные наконечники 20 и их ответная 2 28529 часть 19 сделаны в виде восьмерки с разными диаметрами отверстия (см. фиг. 5). Способ реализуется следующим образом. На подающей секции 8 с помощью выходной муфта 5 устанавливают на ловителях 17 линейные секцию 4 двух шнековых ставов 1, между ними к подающему устройству 9, с помощью выходной муфты 5 устанавливают линейную секция 4 воздуховодного става 2 и замыкают соединительную муфту 16 воздуховодного става 2, на другом конце линейных секций 4 воздуховодного става 2 и шнековых ставов 1 устанавливают линейные 4, промежуточные 6 и головные 3 секции, на выходе головных секций 3 устанавливают головную стяжку 7 с буровыми коронками 14, замыкают соединительную муфту 16 наращиваемой секции воздуховодного става 2 и осуществляют домкратом 10 подачу воздуховодного става 2 из скважины, при этом осевая нагрузка через воздуховодный став 2 и головную стяжку 7 передается шнековым ставам 1, что приводит к исчезновению люфтов в соединениях шнековых ставов 1, после чего подают воздуховодный став 2 на 5-10 мм вперед, разгружая тем самым шнековые ставы 1 от предварительного сжатия, домкратами 12 и 13 осуществляют через подающую секцию 8 подачу бурошнекового става в скважину и бурение на длину секции бурошнекового става. При бурении скважины шнековые ставы 1 производят транспортирование угля из скважины. При этом силы реакции транспортируемого угля сжимают шнековые ставы 1 в обратном направлении, т.е. в направление к забою. Установка шнековых ставов 1 на ловителях 17 обеспечивает возможность смещения секций шнековых ставов 1 в сторону забоя скважины, что невозможно в известных шнековых ставах с замковыми соединениями. Максимальный люфт, образованный смещениями шнековых ставов 1, очевидно, будет в месте соединения шнековых ставов 1 в вы ходной муфте 5. Если скважина прямолинейна, то шнековые ставы 1 будут иметь приблизительно одинаковые люфты. При искривлении скважины, например, вправо, люфт на левом шнековом ставе 1 будет больше, чем на правом на длину Lc × a × p D= , 180 где D - разность между люфтами левого и правого шнековых ставов 1, Lc - межцентровое расстояние между шнековыми ставами 1, a - угол отклонения скважины в градусах. Так как величина Lc заранее известна, то по разности указанных люфтов определяется направление и угол искривления скважины. Например, межцентровое расстояние между шнековыми ставами 1 бурошнекового комплекса БШК-2Д составляет 1,28 м. При отклонениискважины на 1 градус вправо длина левого шнекового става 1 буде т больше правого на величину Lc × a × p 1 28 × p , D= = = 0,022 м. 180 180 С учетом того, что первоначальный люфт был 5-10 мм, появление после забуривания дополнительного люфта в 22 мм на левом ставе 1 легко обнаруживается. Следует отметить, что секции шнековых ставов 1 изготавливаются с определенными допусками, поэтому шнековые ставы 1 в исходном состоянии не имеют одинаковой длины. Но эти допуски носят случайный характер и распределены, как правило, по нормальному закону. Поэтому среднее значение отклонений шнекового става от заданной величины будет стремиться к нулю тем больше, чем больше длина скважины. С учетом того, что скважина искривляется в закритической по Эйлеру области, а это минимум 15 м (10 секций), то указанная ошибка уменьшается на порядок. Поэтому можно считать, что погрешности изготовления шнековых ставов 1 не будут вносить существенных ошибок при оценке искривления скважины данным способом. Для устранения возникшего искривления при сборке наращиваемой секции в месте соединения правого шнекового става 1 с выходной муфтой 5 устанавливают наборные шайбы 18, общая толщина которых должна соответствовать величине D, но не более половины длины ловителя, а это составляет 50 мм. При отклонении скважины влево наборные шайбы 18 подкладываются под левую вы ходную муфту 5 или устраняются из-под правой выходной муфты 5, если они там были установлены и осуществляют подачу бурошнекового става на забой. Указанная коррекция длины ставов приводит к отклонению головной стяжки 7 и головных коронок 14 в направлении, противоположном искривлению скважины, что обеспечивает устранение возникшего искривления. Коррекция производится до тех пор, пока величина D не станет практически равной нулю, что указывает на прямолинейность скважины. После этого наборные шайбы 18 убирают. Для того, чтобы не произошла стыковка шнековых ставов 1 со сдвигом на 180 градусов (это приводит к нарушению линии шнека) конусные наконечники 20 и их ответная часть 19 сделаны в виде восьмерки с разными диаметрами отверстия. При стыковке ловителя 17 с ответной частью 19 достаточно, чтобы конусные наконечники 20 попали в ответную часть 19. При последующем сжатии шнекового става 1 ловитель 17 с ответной частью 19 сделают необходимый доворот без вмешательства оператора. Применение данного способа позволяет обеспечить определение искривления скважины и корректировку направления бурения без установки погружных датчиков направления и отклоняющих устройств. Это существенно снижает затраты по корректировке трассы скважины по сравнению с существующими методами. В настоящее время на заводе "Буран" изготавливаются шнековые ставы с предложенными ловителями и наборными шайбами. После испытания на заводе планируется их внедрение на действующую бурошнековую установку БШК-2Д на шахте "Киселева" ПО Торезантрацит. 3 28529 Фиг. 1 Фиг. 2 Фиг. 3 Фиг. 4 4 Фиг. 5 28529 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5