Рис. 1. Механизм РТ-1200 для свинчивания и развинчивания свечей бурильных труб.
а — общий вид; б —пусковое устройство электродвигателя.

С целью улучшения условий труда буровой бригады, замены тяжелого ручного труда механизированным и сокращения затраты времени на спуско-подъемные операции различными организациями геологической службы страны (ВИТР, СКВ и др.) разработаны и внедрены в производство специальные механизмы для свинчивания и развинчивания свечей бурильных труб. В настоящее время наиболее широко применяется механизм для свинчивания и развинчивания бурильных труб РТ-1200, разработанный в СКВ Министерства геологии. Он предназначен для свинчивания и развинчивания бурильных труб диаметром 42; 50 и 63,5 мм, а также утяжеленных бурильных труб диаметром 73; 89 и 108 мм при спуско-подъемных операциях.

Существенным преимуществом механизма РТ-1200 в сравнении с другими механизмами для свинчивания и развинчивания является возможность применения его при бурении вертикальных и наклонных скважин как с обычными, так и полуавтоматическими элеваторами. Общий вид механизма РТ-1200 показан на рис. 67, а его техническая характеристика приводится ниже:

Приводом механизма служит вертикально расположенный электродвигатель типа АОС42-4 с влагостойкой изоляцией и двухступенчатый редуктор (вращатель 1) с цилиндрическими зубчатыми парами. Передаточное число редуктора — 19. Мощность электродвигателя 2,8 кет; скорость вращения 1300 об/мин. Вертикальное расположение электродвигателя снижает возможность загрязнения его глинистым раствором.

Наличие проходного отверстия диаметром 205 мм во вращателе обеспечивает свободный пропуск бурильных и обсадных труб в скважину, допуская установку И закрепление механизма над устьем скважины на все время бурения. В отверстие корпуса вращателя вставляется центратор, уменьшающий проходное отверстие и центрирующий колонну.

Для свинчивания и развинчивания замкового соединения бурильные трубы пропускаются через проходное отверстие в корпусе вращателя и подвешиваются на подкладной вилке 4, вставленной в нижнюю прорезь муфты замка. Затем трубы вместе с вилкой опускаются до плотной посадки вилки на крышку центратора. После этого ведущая вилка 5 устанавливается в прорезь конуса замка. Далее, при включении электродвигателя водило 3 вращает ведущую вилку в ту или другую сторону и свинчивает и развинчивает замки бурильных труб. Для предупреждения возможного проворачивания бурильной колонны в процессе свинчивания или развинчивания на крышке корпуса вращателя устроен выступ, в которых! упирается хвостовик подкладной вилки.

В последнее время при спуско-подъемных операциях без участия верхового рабочего применяют полуавтоматические элеваторы различных конструкций.

По характеру работы эти элеваторы можно разбить на три группы:
а) скользящего типа конструкции Л. Д. Башаркевича, Б. III. Ху-зина, Н. А. Грибского и др.; б) самоотцепляющегося типа конструкции Д. И. Кадочникова, Н. К. Христофорова, Г. А. Шилова, Л. А. Неймета и др.; в) полуавтоматические конструкции М. Е. Снитковского, Б. С. Бессонова, А< С. Голицина, тина «Воркутинец» и др.

Эти элеваторы применяются для работы с бурильными трубами диаметром 42 и 50 мм и служат для захвата за верхний конец бурильных труб при спуске и подъеме. Однако существующие элеваторы не удовлетворяют полностью требованиям проведения спуско-подъемных операций на скоростном режиме по следующим причинам:
а) необходимости применения дополнительных подъемных муфт (исключая полуавтоматические элеваторы), вследствие чего несколько увеличивается время на выполнение спуско-подъемных операций;
б) возможности произвольного отсоединения некоторых типов элеваторов во время подъема колонны бурильных труб;
в) неприспособленности элеваторов для бурения наклонных скважин;
г) невозможности совместной работы отдельных элеваторов с механизмами для свинчивания-развинчивания бурильных труб;
д) неполного соответствия требованиям техники безопасности.

Одним из существенных недостатков в конструкциях буровых станков шпиндельного типа ЗИФ является необходимость перекрепления бурильной трубы в патроне шпинделя станка по мере углубления скважины на длину хода шпинделя. В современных буровых станках длина хода шпинделя колеблется от 0,4 до 0,8 м.

При бурении в породах мягких и средней твердости углубление скважины производится достаточно быстро, поэтому перекрепление бурильной трубы в патроне приходится делать часто, на что затрачивается значительное количество рабочего времени. Так как операция перекрепления трубы производится вручную и требует предварительной остановки вращения снаряда, то могут быть случаи прихвата коронки и колонковой трубы при бурении в осложненных условиях. Поэтому естественно возникло стремление автоматизировать эту трудоемкую и часто повторяющуюся операцию.

В 1958—1962 гг. в ВИТРе были разработаны, изготовлены и испытаны в производственных условиях схемы автоматических устройств «Перехват», предназначенных для оснащения буровых станков типа ЗИФ и ВИТР (авторы П. Н. Гультяев и В. Е. Митрофанов). В настоящее время серийно выпускается автоматическое устройство марки АП-300Л, предназначенное для установки на станок ЗИФ-ЗОО с целью автоматизации операций перекрепления трехгранной ведущей штангй в процессе бурения скважины, и разработано устройство АП-650 — для перекрепления ведущей штанги цилиндрического поперечного сечения при бурении скважин станками ЗИФ-650А.

Автоматическое устройство «Перехват» приводится в действие от гидравлической системы бурового станка и автоматически производит замыкание и размыкание ведущей штанги плашками верхнего гидромеханического патрона на станках ЗИФ-300 и верхнего и нижнего гидропатронов на станках ЗИФ-650А в процессе бурения, не прекращая вращения инструмента. Устройство «Перехват» обеспечивает автоматическое последовательное повторение перечисленных операций на полную длину ведущей штанги без остановки вращения шпинделя бурового станка. Применение устройства «Перехват» на станках колонкового бурения облегчает условия труда и исключает возможность возникновения несчастных случаев за счет полного освобождения рабочих от операций по перекреплению ведущей штанги.

Рис. 2. Общий вид атомати-ческого устройства «Перехват» АП-300Л.
1 — буровой станок; г — гидропатрон вращателя; 3 — переключатель; 4 — маслопроводы.

Так как работы по перекреплению ведущей штанги осуществляют «на ходу», останавливая вращения снаряда, то параметры режима бурения становятся стабильными, что в свою очередь положительно сказывается на процессе кернообразования и сохранения керна в колонковой трубе. Кроме того, во время перекрепления ведущей штанги нагрузка на забой остается постоянной, шлам своевременно удаляется из скважины, вследствие чего уменьшаются случаи подклинки ксфна, возрастают длина рейса и выход керна. Вследствие сокращения затрат времени на выполнение операций по перекреплению ведущей штанги повышается производительность бурения. Применение перехватов является особенно эффективным при бурении мягких пород бескерновым способом, а также при перебуривании угольных пластов с получением керна.