195559. lajstromszámú szabadalom • Folyamatos üzemű mélyfúró berendezés
1 195 559 2 A találmány tárgya folyamatos üzemű mélyfúró berendezés, amellyel a föld szilárd kérgébe földtani és bányászati kutatás, különösen folyékony és gáznemű ásványi anyagok kutatása, feltárása és kitermelése céljából mélyített fúrások az ismert fúrásokhoz viszonyítva lényegesen gyorsabban végezhetők el. Az ismert mélyfúró berendezések, — az ún. rotari fúróberendezések - legáltalánosabban úgy működnek, hogy a fúrócső kapcsolókkal összefogott és tengelyük körül forgatott fúrócsőoszlop, — úgynevezett fúrószár —, alsó részére szárnyas-, görgős- vagy gyémántfúrós fúrófejet rögzítenek, felső végébe pedig nagy nyomással öblitőfolyadékot préselnek, amely öblítőfolyadék — a fúrófejen át a fúrt lyukba jutva — a fúrással összezúzott kőzettörmeléket a felszínre mossa. A fúrószár tartását, és emelését a fúrótorony koronarészében elhelyezett emelőhoroggal végzik. A fúrószár „menesztése”, — azaz forgatása — forgatóasztallal történik, a fúrószár felső fúrócsövébe csavarozott négy vagy hatszögletes keresztmetszetű forgatórúd segítségével. Ezzel a megoldással végzett fúrás során minden egyes újabb fúrócső beépítésekor — vagyis amikor a fúrószár egy fúrócsőhossznyi szakasszal mélyebbre jutott a földkéregbe -- a fúrással le kell állni, a forgatórudat ki kell szerelni, belőle az öblítőfolyadékot el kell távolítani, majd azt az újabb fúrócsőszakasz beépítése után újra vissza kell csavarozni és öblítőfolyadékkal újra megtölteni. Ez a munkafolyamat a fúrás műveletét egyrészt szakaszossá, másrészt a fúrás szüneteltetése alatt végzett felsorolt munkák miatti jelentős holtidő ráfordítások következtében rendkívül időigényessé teszi. Ismeretesek olyan fúróberendezések is, amelyek a fúrórúd kiküszöbölésével gyorsabbá teszik a fúrási műveletet. Ezek a berendezések a fúrószár megfogására fúrótokmáuyszerű befogóeszközt tartalmaznak. Ezeknél a megoldásoknál is szakaszos a fúrási üzemmód, mivel a befogószerkezet fel-le jár, és a felfelé menet ez esetekben is holtidő. A fúrással az újabb cső befogásáig ez esetben is le kell állni. Ezek a berendezések a nagy erőátvitelre alkalmatlan rövid befogószerkezetek miatt — szerkezeti felépítőttségüknél fogva csak kisebb méretű, és súlyú fúrószárak megfogására és kisebb, néhányszor tíz méter mélységű lyukak fúrására használhatók. A technika állásához tartozik a „forgató-öblítőfej”-es megoldás is, amely a forgatórudat szintén feleslegessé teszi, és a fúrószár forgatását a fúrótoronyban felfüggesztett öblítőfej használata mellett egy hidromotor segítségével végzi. Ez a megoldás is csak részben küszöböli ki a szakaszos üzemelést, mivel maga a lyukfúrás ez. esetben is szakaszos marad, az újabb fúrócső betoldásáig a fúrással le kell állni. Alapvető hátránya ennek a megoldásnak is az, hogy szerkezeti kialakításánál fogva szintén csak kisebb mélységű fúrások végzésére használható. Nagy mélységű lyukak fúrása esetén különös súllyal jelentkeznek a holtidő-ráfordítással járó hátrányok a talajban mélyen lent lévő fúrófej meghibásodása, kopása vagy törése miatt, amikor a fúrófej cseréje céljából a teljes fúrószárat darabjaira szedve a felszínre kell emelni, ismeretes, hogy néhány kilométer mélységű lyuknak szélsőségesen kemény talajban végzett fúrása során a kedvezőtlen körülmények következtében esetleg 20—30 alkalommal is szükség lehet a fúrófej cseréjére, a fúrószár szét- és újra összeszerelésére. 2 A fúrófej cseréjéhez szükséges idő lerövidítésére dolgozták ki a 3 724 567 ijsz.-ú USA szabadalmi leírással ismertetett megoldást, amely szerint a fúrószár szétszerelése nélkül felszínre hozható a fúrófej a fúrószárnak, 5 — mint csőkígyónak — kör alakú sínszerkezeten mozgó olyan kocsisorra fektetésével, amely a fúrótorony mellett helyezkedik el, és amely felett a csőkígyót vezető állványszerkezet van. A fúrószár menesztését ennél a megoldásnál is forgatóasztalon átvezetett forgatórúddal végzik, 10 kiemeléséhez pedig a fúrótorony aljában olyan láncszerkezetei használnak, ameiy körmökkel van ellátva, és ezekkel a körmökkel — a fúrócsőkapcsolók alá nyúlva — emelni, illetve süllyeszteni tudja a fúrócsövet, lg Ez a láncszerkezet szerepet játszik ugyan a fúrófej cseréjéhez szükséges holtidő csökkentésében, de a fúrószárat nem fogja meg annak palástján, forgatni, meneszteni sem tudja azt, és a fúrási művelet végzése során egyáltalán nincs használatban. 20 A mélyfúrásokhoz használt ismert berendezések kivétel nélkül fúrótorony alkalmazását teszik szükségessé, amely fúrótorony a nagy súlyú fúrószárat a magasan lévő emelőhoroggal tartja. A fúrótorony alkalmazása önmagában is veszélyforrást jelent, mivel annak súty- 25 Pwntja az. erő támadáspontjának magas helyzeté miatt az emelőhorog közelében van, és erősebb széllökések hatására a fúrótorony könnyen eldőlhet. A találmánnyal az ismert fúróberendezések hiányosságai megszüntethetők, vagyis a mélyfúrások fúrótorony 30 alkalmazása nélkül és az. állásidő jelentős csökkentésével, gyakorlatilag folyamatosan végezhetők el. A találmány alapja az a felismerés, hogy a szakaszos üzemmódból adódó holtidők kiküszöbölhetők, és a fúrótorony alkalmazása is feleslegessé tehető, ha olyan 35 megfogó szerkezetet tudunk biztosítani, amely a körkeresztmetszetű fúrószár külső palástjával a lyukszájnál érintkezve egyidejűleg képes azt forgatni és emelnistillyeszteni, továbbá ha a fúrószárat alkotó fúrócsöveket vagy fúrócső szakaszokat a fúrással egyidejűleg tudjuk összekapcsolni. Felismerésünk alapján olyan berendezéssel tudjuk megvalósítani a folyamatos üzemű mélyfúrást, amelynek forgatóasztala van, öblítőfolyadékot szállító fúrószár tengely körüli forgatására. A forgatóasztal forgó asztal- 45 [apjához a fúrószárat súrlódási erővel fogó, és vele együtt forgó fúrószármozgató egység van rögzítve, álló asztallapja és a forgó asztallap között erőátviteli berendezés helyezkedik el, és a fúrószármozgató egység felett a fúrócsöveket vagy a fúrócsövekből összeépített legalább egy 50 csőszakaszt vezető csőadagoló egység van kialakítva. A fúrószármozgató egység előnyösen két végtelenített láncszerkezetből, a láncszerkezeteket feszítő lánctartó házakból, a lánctartó házakhoz rögzített két-két láncgg kerékből, a láncszerkezeteket egymáshoz képest ellentétes irányban forgató mechanikus erőátviteli rendszerből és a láncszerkezetek egyes láncszemeit vízszintes irányban mozgató hidraulikus erőátviteli rendszerből áll. A mechanikus erőátviteli rendszer a forgó asztallap, gg és az álló asztallap közötti erőátviteli berendezéshez csatlakozó homlok-fogaskerekekből és a homlok-fogaskerekekkel közvetlenül, illetve forgásirányváltó fogaskerekeken át közvetve kényszerkapcsolatban lévő láncmeghajtó homlok-fogaskerekekből, a hidraulikus erő- 65 átviteli rendszer pedig a forgó asztallapban kialakított
