Спосіб горизонтального обертального шнекового буріння та розширення свердловин

Реферат: UA 87194 U UA 87194 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі будівництва та стосується земляних робіт, а саме способів горизонтального обертального шнекового буріння та розширення свердловин діаметром до 1250 мм і на відстань до 50 м для безтраншейної прокладки підземних комунікацій під штучними та природними перешкодами: залізничними та трамвайними коліями, автомобільними дорогами, пішохідними тротуарами, малими архітектурними формами, газонами тощо. На теперішній час відомі різні способи горизонтального обертального шнекового буріння та розширення свердловин. Відомий спосіб горизонтального буріння свердловин шляхом проколу ґрунту [дивись Патент України № UA 53907 за класом МПК E02F 5/18, опублікований 17.02.2003 p.]. Також відомий спосіб горизонтального буріння свердловин та їх розширення шляхом проколу та протягування ущільнюючого розширювача з одночасним прокладанням трубопроводу [дивись Патент України № UA 67560 за класом МПК E02F 5/18, опублікований 27.02.2012 p.]. Іще одним способом горизонтального буріння свердловин та їх розширення є спосіб розкатки ґрунту [дивись Патент Російської Федерації № RU 2221128 за класом МПК Е21В 7/26, Е21В 7/30, Е21В 19/24, E02F 5/18, опублікований 10.01.2004 р.]. Недоліками зазначених способів є те, що вони не передбачають вилучення ґрунту із свердловини, а спрямовані на ущільнення ґрунту по стінках свердловини. В такому разі здійснення проколу та/або розширення неможливо утворити свердловину великого діаметра на невеликій глибині, оскільки велике розходження ґрунту в сторони викликає ризик деформації ґрунту на поверхні, а відповідно - руйнування дорожнього полотна чи інших об'єктів, під якими здійснюється буріння. Також недоліком вказаних способів є те, що для продавлювання ґрунту для утворення свердловин великого діаметра необхідно докладати чималих зусиль, що потребує додаткового складного обладнання, зокрема гідравлічних пресів. Відомий спосіб розширення свердловин, шляхом протягування в пілотну свердловину розширювача, після чого до складеної штанги приєднують і протягують кільцевий ніж. Далі зрізаний ґрунт надходить в сітчастий рукав. Накопичений ґрунт разом з сітчастим рукавом витягується із свердловини [дивись Патент України № UA 72790 за класом МПК E02F 5/18, опублікований 27.08.2012 p.]. Недоліком зазначеного способу є те, що його можливо застосовувати лише при розширенні коротких свердловин, оскільки при більших довжинах свердловин ємність сітчастого рукава не дозволить пройти свердловину по всій довжині, для чого необхідно буде очищати сітчастий рукав від ґрунту та знову заглиблювати його у свердловину, що робить вказаний процес трудомістким. В іншому ж випадку, якщо використовувати рукав більшого розміру, то це потребуватиме докладання більших зусиль й додаткового обладнання для його витягування зі свердловини, оскільки об'єм та вага зібраного рукавом ґрунту збільшиться. Найбільш близьким за своєю суттю, ефектом та технічним результатом до рішення, що заявляється, а тому приймається як найближчий аналог, є спосіб, який полягає у тому, що проходку пілотної свердловини, та ущільнення її стінок здійснюють за допомогою ґрунтопроколюючого наконечника з ділянкою у вигляді архімедова гвинта, якому надається обертальний та поступальний рух. При цьому основну потужність спрямовують на обертальне зусилля, що забезпечує окружну швидкість інструмента. Крім того, прокол, розширення та прокладку трубопроводу здійснюють за допомогою подовжувальних штанг. При цьому в процесі розширення свердловини ґрунтовий керн розрізають на радіальні сегменти, розріджують та видавлюють в один з котлованів [дивись Патент Російської Федерації № RU 2156847 за класом МПК E02F 5/18, опублікований 27.09.2000 p.]. Недоліком зазначеного способу є те, що для видалення зрізаного ґрунту із свердловини його необхідно розріджувати та видавлювати зі свердловини, що вимагає застосування додаткового обладнання. При цьому в самому способі не згадується яким саме чином можливо розріджувати та видавлювати із свердловини зрізаний ґрунт та яке обладнання для цього використовувати. Також зазначений спосіб буріння неможливо застосовувати при температурах нижче 0 °C, оскільки засіб для розріджування ґрунту буде замерзати. Розкриття корисної моделі Задачею корисної моделі є спрощення процесу горизонтального буріння свердловин, зниження трудомісткості робіт, задіяння мінімальної кількості обладнання для процесу буріння, зменшення енергоємності використовуваного для буріння обладнання, а також зменшення ризиків аварійних ситуацій, з одночасним збільшенням ефективності, у зв'язку із можливістю створення свердловин діаметром до 1250 мм на довжину до 50 м., в тому числі в умовах обмеженого простору. 1 UA 87194 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Поставлена задача вирішується тим, що спосіб горизонтального обертального шнекового буріння свердловин для безтраншейного прокладання підземних комунікацій включає підготовку робочого (1) та приймаючого (2) котловану або лише приймаючого котловану, у разі використання установки для горизонтального обертального шнекового буріння (3) з місця, глибина якого дозволяє здійснити буріння горизонтальної свердловини без заглиблення установки, розміщення в робочому котловані установки для горизонтального обертального шнекового буріння та буріння свердловини (4) з одночасним її розширенням до будь-якого діаметра до 325 мм включно, яке здійснюють необхідною кількістю шнеків (5), об'єднаних у колону, перший з яких на передній частині має закріплений породоруйнівний інструмент (6) будь-якого виду в залежності від типу ґрунту, а в хвостовій частині має щонайменше один виток (7) реборди (8) шнека (5), збільшений до заданого діаметра свердловини (4). При цьому зовнішній діаметр породоруйнівного інструмента (6) може бути більшим зовнішнього діаметра реборди (8) шнека (5), але меншим діаметра збільшеного витка (7) реборди (8), що знаходиться у хвостовій частині першого шнека (5). Зазначений спосіб горизонтального буріння свердловин дозволяє за допомогою звичайного шнекового буріння утворювати свердловини діаметром до 325 мм та довжиною до 50 м. Реалізація такого способу буріння можлива завдяки тому, що початок проходки свердловини здійснюється породоруйнівним інструментом, закріпленим на шнеку, і зовнішній діаметр якого є більшим діаметра реборди шнека, що унеможливлює затискання шнека у свердловині. При цьому зруйнований ґрунт опадає на дно свердловини, його великі частини продовжують руйнуватися ребордою шнека і ґрунт одночасно транспортується ребордою шнека до гирла свердловини. Надалі, коли у свердловину входить збільшений до необхідного діаметра свердловини виток шнека, то він відрізає ґрунт таким чином, що утворюється свердловина необхідного діаметра. При цьому зрізаний ґрунт спадає на дно свердловини і так само виводиться ребордою шнека із гирла свердловини. Особливістю зазначеного способу є те, що таким чином можливо утворювати свердловини більшого діаметра невеликими та легкими шнеками, що зменшує енергоспоживання та трудомісткість процесу. Також зменшується ймовірність затиснення шнека у свердловини. Якщо є необхідність утворити свердловину діаметра, більшого ніж 325 мм, то після проходки пілотної свердловини її розширення здійснюють зворотним ходом за допомогою конусоподібного буру по типу архімедова гвинта (9), який приєднують до першого шнека вершиною конуса (10) замість породоруйнівного інструмента, при цьому напрямок обертання шнеків під час зворотного ходу не змінюється і є таким же, як під час прямого ходу. У зв'язку з тим, що напрямок обертання шнеків під час зворотного ходу не змінюється, це призводить до того, що зрізаний конусоподібним буром ґрунт не залишається в свердловині, а захоплюється та виводиться до гирла свердловини ребордою шнеків. По мірі здійснення розширення шнеки видаляються із колони, а після виходу в робочому котловані конусоподібного буру залишається свердловина необхідного діаметра, очищена від зрізаного ґрунту - шламу, що не потребує додаткової її промивки чи очищення в інший спосіб. Враховуючи це, такий "сухий" спосіб буріння та розширення свердловин можливо застосовувати при температурах нижче 0 °C. Запропонований спосіб розширення свердловин дозволяє утворювати горизонтальні свердловини діаметром до 1250 мм. Подальша суть запропонованої корисної моделі пояснюється разом з кресленнями, на яких зображені: на фіг. 1 - процес горизонтального буріння свердловини будь-якого діаметра до 325 мм. на фіг. 2 - процес розширення пілотної свердловини до будь-якого діаметра до 1250 мм. Можливість промислової реалізації та практичної можливості досягнення технічних результатів, що вимагаються при використанні корисної моделі, ілюструється прикладом: практично пропонований спосіб буріння та розширення горизонтальних свердловин був апробований при утворенні свердловини діаметром 1000 мм. Джерела інформації: 1. Патент України № UA 53907 за класом МПК E02F 5/18, опублікований 17.02.2003 р. 2. Патент України № UA 67560 за класом МПК E02F 5/18, опублікований 27.02.2012 р. 3. Патент Російської Федерації № RU 2221128 за класом МПК Е21В 7/26, Е21В 7/30, Е21В 19/24, E02F 5/18, опублікований 10.01.2004 р. 4. Патент України № UA 72790 за класом МПК E02F 5/18, опублікований 27.08.2012 р. 5. Патент Російської Федерації № RU 2156847 за класом МПК E02F 5/18, опублікований 27.09.2000 р. 60 2 UA 87194 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 1. Спосіб горизонтального буріння свердловин для безтраншейного прокладання підземних комунікацій, що включає підготовку робочого (1) та приймаючого (2) котлованів, розміщення в робочому котловані малогабаритної установки для горизонтального обертального шнекового буріння (3) та буріння свердловини (4) й її розширення, який відрізняється тим, що буріння свердловини виконують з одночасним її розширенням до будь-якого діаметра до 325 мм включно, яке здійснюють необхідною кількістю шнеків (5), об'єднаних у колону, перший з яких на передній частині має закріплений породоруйнівний інструмент (6), а в хвостовій частині має щонайменше один виток (7) реборди (8) шнека, збільшений до заданого діаметра свердловини. 2. Спосіб горизонтального буріння свердловин для безтраншейного прокладання підземних комунікацій за п. 1, який відрізняється тим, що розширення свердловини до будь-яких діаметрів від 326 мм до 1250 мм здійснюють зворотним ходом за допомогою конусоподібного буру по типу архімедова гвинта (9), який приєднаний до першого шнека вершиною конуса (10) замість породоруйнівного інструмента, при цьому напрямок обертання шнеків під час зворотного ходу не змінюється і є таким же, як під час прямого ходу. 3. Спосіб горизонтального буріння свердловин для безтраншейного прокладання підземних комунікацій за п. 1, який відрізняється тим, що під час буріння свердловини породоруйнівний інструмент може бути будь-якого виду в залежності від типу ґрунту. 4. Спосіб горизонтального буріння свердловин для безтраншейного прокладання підземних комунікацій по одному з пп. 1 або 3, який відрізняється тим, що під час буріння свердловини використовується породоруйнівний інструмент, зовнішній діаметр якого є більшим зовнішнього діаметра реборди шнека, але меншим діаметра збільшеного витка реборди, що знаходиться у хвостовій частині першого шнека. 3 UA 87194 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4