Привод поступательного движения бурильного инструмента
К передаточным механизмам и устройствам привода поступательного движения бурильного инструмента относятся подающие и спуско-подъемные устройства. Часто эти функции выполняет один механизм или подающее спуско-подъемное устройство.
Подающие устройства бывают только гидравлическими; спуско-подъемные —механическими и гидромеханическими; подающие спуско-подъемные — гидравлическими, гидромеханическими и механическими.
Подающее устройство (рис. 24) представляет собой гидрозажим 7 бурильной штанги, связанные с ним гидроцилиндры подачи 4 и канатный спуско-подъемный механизм. Гидрозажим может свободно перемещаться по направляющим 11, установленным жестко в мачте 2, внизу которой закреплен проходной вращатель 8.
При подаче рабочей жидкости в полость гидрозажима, например верхнюю, через канал, обозначенный на рисунке стрелкой А, поршень 6 смещается вниз и своей сферической поверхностью нажимает на головки плунжеров 10, которые перемещаются в отверстиях внутренней втулки 9 гидрозажима и зажимают бурильную штангу 3. Наружный корпус гидрозажима связан с внутренней втулкой 9 через подшипники качения.
При подаче рабочей жидкости одновременно в гидрозажим по каналу Лив поршневую полость гидроцилиндров 4 бурильная штанга зажимается гидрозажимом и вместе с ним опускается вниз — происходит подача бурильного инструмента на забой. Максимальный ход подачи соответствует ходу гидроцилиндров 4. Для возврата гидроцилиндров в исходное положение рабочую жидкость подают в штоковую полость гидроцилиндров.
Освобождают бурильную штангу, подавая рабочую жидкость в канал Б гидрозажима до возврата поршня 6 в первоначальное положение. При этом бурильная штанга может свободно перемещаться относительно гидрозажима.
Канат 12 соединен одним концом с бурильной штангой через вертлюг 1, расположенный на направляющих 11, а вторым концом с барабаном 13 лебедки, установленной на раме бурильно-кранового оборудования. Вертлюг оснащен подшипниковым устройством, предотвращающим закручивание каната при вращении штанги.
При стравливании троса с лебедки бурильная штанга свободно движется вниз относительно гидрозажима и вращателя. Для подъема штанги лебедку включают на обратное вращение. Так производят спуско-подъемные операции.
Бурение начинают включением лебедки на спуск штанги. Затем включают вращатель и одновременно подают рабочую жидкость в канал А гидрозажима и поршневую полость гидроцилиндров подачи. Гидрозажим зажимает штангу, и гидроцилиндры подают их совместно вниз на величину хода гидроцилиндров. После прекращения бурения гидрозажим выключают, подавая рабочую жидкость в канал Б, освобождают штангу, поднимают штоки гидроцилиндров подачи вместе с гидрозажимом, включают лебедку для поднятия штанги скважины.
Описанный механизм применяют в машинах цикличного бурения.
Рис. 24. Принципиальная схема подающего и спуско-подъемного устройств бурильно-крановой машины БМ-802С: 1 — вертлюг, 2 — мачта. 3 — бурильная штанга, 4 — гидроцилиндры подачи, 5 — наружный корпус гидрозажима, 6 — поршень, 7 — гидрозажим, 8 — вращатель, 9 — втулка, 10 — плунжеры, 11 — направляющие, 12 — канат, 13 — барабан лебедки; А, Б — каналы
Рис. 25. Принципиальная схема подающего спуско-подъемного устройства бурильно-крановой машины БМ-302А: 1,3 — каналы, 2 — шток, 4 — поршень, 5 — штанга, 6 — хвостовик, 7, 9 — поршневая и штоковая полости штанги, S — вращатель; А и Б — штуцера
Подающее спуско-подъемное устройство. В бурильно-крановых машинах БМ-205, БМ-202А, БМ-302А и БМ-305 применяют гидравлическое подающее спуско-подъемное устройство (рис. 25), представляющее собой бурильную штангу 5, которая наружным квадратным профилем размещена во вращателе 8, закрепленном на машине. Внутренняя полость штанги является гильзой гидроцилиндра, в которой находятся поршень 4 и шток 2, имеющий внутренние каналы 1 и 3. Шток закреплен верхним концом на мачте (на рисунке крепление показано условно).
Нижний конец штанги оканчивается хвостовиком 6, к которому крепится бурильный инструмент.
При подаче через штуцер А (или штуцер Б) в канал 3 (или 1) рабочая жидкость поступает в поршневую 7 (или штоковую 9) полость и штанга получает поступательное движение вниз (или вверх), так как шток 2 неподвижен. При этом из противоположной полости штанги рабочая жидкость через канал в штоке вытесняется и поступает в бак. При включении вращателя 8 одновременно с поступательным перемещением осуществляется вращение штанги. Таким образом достигается поступательное перемещение штанги как без вращения, так и с вращением.
Рис. 26. Гидравлическая бурильная штанга (БМ-302А):
Рис. 27. Принципиальная схема гидромеханического падающего спуско-подъемного устройства (МРК-690А и МРК-750Т):
1 — вращатель,
2 — направляющие,
3 — бурильная штанга,
4,8 — канаты,
5 — гидроцилиндр,
6 — траверса,
7 — блоки
Конструкция гидравлической бурильной штанги показана на рис. 26. Во внутренней полости трубы 15 размещен шток 9 с поршнем 18 на одном конце и сферической головкой 4 на другом. Герметизируют штоковую полость уплотнительными элементами из опорного 14 и нажимного 13 колец и манжеты 12, которые размещены в стакане 19. Внутри штока проходит трубка 7, по которой подается рабочая жидкость в поршневую полость — штанга подается на забой. При подаче рабочей жидкости в зазор между штоком 9 и трубкой 7 она поступает в штоковую полость — штанга движется из скважины.
Гидромеханическое подающее спуско-подъемное устройство, используемое в бурильных машинах МРК-690А, МРК-750Т, представляет собой гидроканатную систему (рис. 27). Гидроцилиндр 5 закреплен на мачте машины, к штоку его крепится траверса 6 с блоками 7, число которых зависит от кратности полиспаста. В данном механизме кратность полиспаста 4. Ветви каната 4 и 8 связаны с вращателем 1, перемещающимся вместе с бурильной штангой 3 по направляющим 2. При выдвижении штока гидроцилиндра 5 канат 4 тянет вращатель вниз, при обратном ходе штока вращатель поднимается за счет тяги каната 8.