Установка горизонтального направленого буріння

Реферат: Винахід належить до галузі обладнання горизонтального направленого комбінованого ударнообертального буріння ґрунту для подальшої безтраншейної прокладки або заміни трубопроводів тепло-, водо-, газо- і кабельних комунікацій на глибині від 0,8 метрів і більше. Установка горизонтального направленого буріння містить гідростанцію, несучу раму, на якій закріплені силова система буріння, з'єднана з гідростанцією, і яка включає силову каретку, установлену в направляючих зубчастих рейках з можливістю зворотно-поступального руху, чотири реверсних гідромотори, гідромотор, що приводить в обертання вихідний вал UA 112893 C2 (12) UA 112893 C2 обертальної головки, пристрій для затискання і напрямляння бурових штанг і пульт керування. Установка містить також навігаційну систему і систему анкерування установки на позиції буріння. Безпосередньо на силовій каретці жорстко в контакт з обертальною головкою закріплений гідроударний механізм, установлений з можливістю переустановлення його зі штовхального на тягнучий напрямок пневмомолота проходки або бурильної головки. При приєднанні до приймального патрубка рукава подачі бурового розчину забезпечується ударна дія на бурильну головку і робота установки в режимі "мокрого" буріння. Установка забезпечує підвищення продуктивності і розширення технологічних можливостей за рахунок роботи її як способом "сухого" буріння, так і способом "мокрого" буріння. UA 112893 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі обладнання горизонтального направленого комбінованого ударно-обертального буріння ґрунту для подальшої безтраншейної прокладки або заміни трубопроводів тепло-, водо-, газо- і кабельних комунікацій на глибині від 0,8 метрів і більше. Відомі мобільні, гідрофіковані установки направленого горизонтального буріння, призначені для вказаних цілей фірм: "Trakto-Techik" (Німеччина), "Vermeir" (США), "Ditch Witсh" (США), "Impact Drilling" (Великобританія), "Шанхай - Гуденг" (Китай) та ін. В усіх установках, крім установок фірми "Impact Drilling", при бурінні використовується буровий розчин (бентоніт), який одночасно подається. Буровий розчин готується на окремому обладнанні і подається крізь трубчасті складені бурові штанги до бурового інструмента спеціальними нагнітальними насосами. Подача бурового розчину сприяє процесам буріння і подальшому затягуванню труб. Найбільш близькою, з відомих заявнику, є машина для горизонтального направленого буріння пневмоударного типу ВАТ "Одеський завод будівельно-оздоблювальних машин" (див. "Информационное обозрение "No-Dig-новости"". – Одесса, 2007 г. – Вып. № 1. – С. 7-9). Дана машина містить гідростанцію, силову систему буріння, навігаційну систему і систему анкерування установки на позиції буріння, комплект інструменту і приладдя. Гідростанція з'єднана з силовою системою буріння двома напірними і одним зливним рукавами. Гідростанція включає раму, на якій закріплені автономний дизель, забезпечений фіксуючим пристроєм відкриття дросельної заслінки, стартером і глушником. Силова система буріння включає несучу раму-стрілу, силову каретку, пристрій затиску і напрямку бурильних штанг, ланцюг прокладки живлення, пульт керування і навігаційну систему. До внутрішньої площини рами-стріли прикріплені складені зубчасті рейки-направляючі, по яких переміщується каретка з чотирма гідромоторами. Каретка установлена з можливістю зворотно-поступального переміщення. Пристрій затиску штанг прикріплений до рами-стріли і призначений для утримання бурильної штанги в замкуоправці. Комплект інструменту і приладдя включає касету для бурових штанг, пневмомолот проходки, пневмомолот протяжки, а також контейнер для інструментів і приладдя. Даний пристрій вибрано прототипом. Прототип і пристрій, що заявляється, мають наступні спільні ознаки (вузли, елементи): - несуча рама; - гідростанція, що містить двигун внутрішнього згоряння з валом відбору потужності; - силова система буріння, що включає: - силову каретку; - пристрій затиску і напрямку бурильних штанг; - зубчасті рейки; - замок-оправка; - гідромотори; - ланцюг прокладки живлення; - бурильна штанга; - пульт керування; - силова система буріння з'єднана з гідростанцією; - навігаційна система; - система анкерування установки на позиції буріння. Основним недоліком установки за прототипом є те, що вона не забезпечує роботу в режимі "мокрого" буріння, тому що функціонує тільки в режимі "сухого" буріння. Це обмежує її технологічні можливості і сферу застосування. Крім того, установці за прототипом притаманні такі недоліки: -невелика продуктивність; - неможливість укладення труб великого діаметра на велику довжину прокладення комунікацій. В основу винаходу поставлено задачу створити удосконалену установку горизонтального направленого буріння, в якій забезпечити підвищення продуктивності і розширення технологічних можливостей за рахунок роботи установки як способом "сухого" буріння з подачею стисненого повітря, так і способом "мокрого" буріння з подачею бурильного розчину. Поставлена задача вирішена в установці горизонтального направленого буріння, що містить гідростанцію, несучу раму, на якій закріплені силова система буріння, з'єднана з гідростанцією, і яка включає силову каретку, установлену в направляючих зубчастих рейках з можливістю зворотно-поступального руху, чотири реверсних гідромотори, гідромотор, що приводить в обертання вихідний вал обертальної головки, пристрій для затиску і напрямку бурових штанг і 1 UA 112893 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 пульт управління, крім того, установка містить навігаційну систему і систему анкерування установки на позиції буріння тим, що на відміну від прототипу, безпосередньо на силовій каретці жорстко в контакт з обертальною головкою закріплений гідроударний механізм, установлений з можливістю переустановлення його зі штовхального на тягнучий напрямок пневмомолота проходки або бурильної головки, при цьому при приєднанні до приймального патрубка рукава подачі бурового розчину забезпечується ударна дія на бурильну головку і робота установки в режимі "мокрого" буріння. Винахід пояснюється кресленнями, де: на фіг. 1 зображений фронтальний вигляд установки; на фіг. 2 – вигляд в плані на фіг. 1; на фіг. 3 – технологічна схема пілотної проходки; на фіг 4 – технологічна схема зворотної протяжки. Установка направленного буріння містить несучу раму 43, на якій закріплені гідростанція 1, силова система буріння 2, виконана з можливістю установлення кута входження бурового інструмента в ґрунт, пульт керування 3, система самохідного руху на гусеничному ходу 4, система анкерування на позиції буріння 5, комплект інструмента і приладдя 6 і навігаційна система 7 (див. фіг. 1, 2). Гідростанція 1 містить двигун внутрішнього згоряння 41, до вала відбору потужності якого приєднаний трисекційний гідронасос 42. Силова система буріння 2 містить силову каретку 8, установлену з можливістю переміщення поступально по направляючих зубчастих рейках 9 завдяки чотирьом вертикально розташованим реверсивним гідромоторам 10 з шестернями 11 на вхідних валах, реверсивний гідромотор 12, який приводить в обертання вихідний вал 13 обертальної головки 14, на якій нагвинчена бурильна штанга 15. Безпосередньо на силовій каретці 8 жорстко, але з можливістю переустановлення зі штовхального на тягнучий напрямок руху бурового інструмента і навпаки, в контакт з обертальною головкою 14 закріплено гідроударний механізм 16. До силової каретки 8 приєднаний ланцюг прокладки живлення 17. Силова система буріння 2 також містить пристрій 18 для затиску і спрямування напрямку бурильних штанг 15, замок оправки 19, що служить для утримання бурильної штанги 15 під час розгвинчування штанг і що переміщується зворотнопоступально від гідроциліндра 20, а також вузол спрямування напрямку штанг 21. Пульт керування 3 містить автоматичну маслянку 22 для змащення пневмомолотів проходки 46 і протяжки 49 в процесі роботи з приєднаним до неї приймальним патрубком 23 для подачі стисненого повітря або бурового розчину, пропорційні гідророзподільники 24, 25 для керування чотирма реверсивними гідромоторами 10 переміщення силової каретки 8 і гідромотором 12. Пульт керування 3 містить також восьмисекційний пропорційний гідророзподільник 26 для керування гідроциліндрами 20, 34, 35, 39 і гідромоторами 33, 38, а також гідроударним механізмом 16. На панелі пульта керування 3 є манометри 27, 28, 29, 30 і 31. Система самохідного руху на гусеничному ходу 4 містить шасі 32 на гумово-металевому гусеничному ходу з реверсивним роздільним гідроприводом від гідромоторів 33. На несучій рамі 43 шарнірно установлені спарені гідроциліндри 34 підйому та опускання силової системи буріння 2 і гідроциліндр 35 підйому та опускання задньої частини всієї установки на період буріння. Сидіння оператора перед пультом керування 3 – позиція 36. Система анкеруваня на позиції буріння 5 містить два шнекових фіксатори 37, які приводяться до обертання високомоментними реверсивними гідромоторами 38 і оснащені вертикальними слідкуючими гідроциліндрами 39, які сприяють входженню-виводу шнекових фіксаторів 37 з ґрунту при фіксації і розфіксації установки. Система зібрана на опорній плиті 40. Комплект бурильного інструмента і приладдя 6 містить набір бурильних порожнистих штанг 15 (див. фіг. 1), бурильну головку 44 з вбудованим випромінювачем положення керуючого скосу 45, пневмомолот проходки 46 з вбудованим випромінювачем 47 положення керуючого скосу 48 (фіг. 3), пневмомолот протяжки 49, вертлюг 50, сполучну скобу 51, пристрій для затиску і протяжки труб 52, розширювачі 53, 54 (фіг. 4). Система навігації 7 – покупний виріб, містить випромінювач положення керуючого скосу бурового інструменту, приймач - ретранслятор сигналу від випромінювача і дисплей (на кресленні окремими позиціями не показані). Технологія проведення робіт з безтраншейного прокладання або заміни підземних комунікацій за допомогою описаної установки направленого буріння пояснюється технологічними схемами, наведеними на фіг. 3 і фіг. 4. Установка, виставлена на позиції буріння згідно з розміткою майбутньої траси і за кутом входження в ґрунт бурильної головки 44 або пневмомолота проходки 46, анкерується за допомогою шнекових фіксаторів 37. 2 UA 112893 C2 5 10 15 20 25 Для здійснення "сухого" буріння на різьбовий кінець лідируючої (першої) бурильної штанги 15 нагвинчують пневмомолот проходки 46 і подають до упору в перпендикулярну осі буріння стінку приямка 55, при цьому керуючий скіс 48 повинен бути строго нагорі для виникнення сил, діючих на заглиблення пневмомолота проходки 46 при подальшому просуванні його вперед. Після входу пневмомолота проходки 46 на половину його довжини в ґрунт включають на пульті керування 3 подачу стисненого повітря і обертання. Відбувається подальше буріння під виставленим кутом у міру просування вперед і додаванні при зупинках необхідної кількості мірних по довжині бурильних штанг 15. При наближенні до заданої глибини прокладки комунікації за допомогою системи навігації 7 установлюють керуючий скіс 48 строго "униз" і без обертання продавлюванням переміщують пневмомолот проходки 46 вперед до виводу його в горизонталь. Потім включають обертання і продовжують буріння, додаючи на зупинках нові бурильні штанги 15, до виходу в черговий заздалегідь виритий котлован 56 (фіг. 4) або колодязь, або підвал, або з виходом на поверхню ґрунту. Для здійснення "сухого" розширення діаметра свердловини зворотним ходом замість пневмомолота проходки 46 (фіг. 3) нагвинчують пневмомолот протяжки 49 з попередньо установленим на його передній частині відповідним розширювачем 54 (фіг. 4). Перед останнім ходом розширення свердловини до задньої частини пневмомолота протяжки 49 кріплять вертлюг 50, що служить для усунення передавання обертання труби 57, що затягується. Труба 57 затиснута в пристрої 52, який приєднується до вертлюга 50 за допомогою сполучної скоби 51. Потім включають подачу стисненого повітря, обертання і проводять зняття використаних бурильних штанг 15. При зупинках затягують трубу 57 на вихід у вихідний приямок 55. Для здійснення "мокрого" буріння використовується бурильна головка 44 з вбудованим випромінювачем положення керуючого скосу 45 (фіг. 4) і в приймальний патрубок 23 подається бурильний розчин замість стисненого повітря. Ударна дія надходить через бурильні штанги 15 від гідроударного пристрою 16 (фіг. 1 і 2). В іншому технологічний процес аналогічний процесу методом "сухого" буріння і залежить від складу і характеру ґрунтів. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 40 45 Установка горизонтального направленого буріння, що містить гідростанцію (1), несучу раму (43), на якій закріплені з’єднана з гідростанцією силова система буріння (2), яка включає силову каретку (8), установлену в направляючих зубчастих рейках (9) з можливістю зворотнопоступального руху від чотирьох реверсивних гідромоторів (10), реверсивний гідромотор (12), що приводить в обертання вихідний вал (13) обертальної головки (14), пристрій (18) для затискання і напрямляння бурильних штанг (15) і пульт керування (3), крім того, установка містить навігаційну систему (7), систему (5) анкерування установки на позиції буріння, яка відрізняється тим, що безпосередньо на силовій каретці (8) жорстко в контакт з обертальною головкою (14) закріплений гідроударний механізм (16), установлений з можливістю переустановлення його зі штовхального на тягнучий напрямок руху бурового інструмента, і навпаки, причому як буровий інструмент для здійснення сухого буріння використовують пневмомолот проходки (46) з вбудованим випромінювачем (47) положення керуючого скосу, для здійснення сухого розширення - пневмомолот протяжки (49), для здійснення мокрого буріння бурильну головку (44) з вбудованим випромінювачем (47) положення керуючого скосу, а установка містить приймальний патрубок (23), призначений для подачі як стисненого повітря, так і бурового розчину. 3 UA 112893 C2 4 UA 112893 C2 Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5