Назначение и эксплуатационно-технологические требования

Пневмоударник (как и гидроударник) предназначен для генерирования ударов определенной силы и частоты. Как пневматический двигатель он преобразует потенциальную энергию сжатого воздуха в механическую энергию движения поршня-ударника.

В горнодобывающей отрасли промышленности широкое распространение получили погружные и непогружные пневмоударники, Непогружные пневмоударники называют пневамтическими перфораторами. С помощью перфораторов реализуется так называемое ударно-поворотное бурение шпуров и скважин в крепких и весьма крепких горных породах. В перфораторах под действием сжатого воздуха поршень-ударник наносит удары по хвостовику бура (коронке или долоту). При обратном ходе специальный геликоидальный механизм поворачивает поршень-ударник, а последний, при помощи поворотной втулки, поворачивает на некоторый угол весь буровой снаряд. Вследствие удара лезвие коронки (долота) внедряется в породу скважины и делают вруб, а повороты коронки между ударами обеспечивают поражение врубами всю площадь забоя скважины (шпура). Глубина внедрения зависит от физико-механических свойств горной породы, геометрических параметров лезвия коронки, энергии единичного удара. Независимо от глубины шпура или скважины перфоратор всегда располагается перед устьем скважины, т.е. на дневной поверхности или в горной выработке.

Вынос буровой мелочи (шлама) на поверхность осуществляется потоком сжатого воздуха, подаваемого от пневматичской ударной машины через центральное отверстие в буровом снаряде.

Погруженые пневмоударники входят в состав специальных буровых агрегатов. Этими агрегатами осуществляется ударно-вращательный способ бурения скважин. Основной особенностью таких агрегатов является то, что ударное воздействие на породу и вращение бурового снаряда осуществляется от двух независимо работающих механизмов [1]. Пневмоударник входит в скважину вслед за коронкой, а вращение и подача коронки осуществляется специальным механизмом – вращателем. Буровая мелочь (шлам) выносится из скважины струей отработанного воздуха.

Для бурения глубоких разведочных, технических и эксплуатационных скважин применяются только погружные пневмоударники. Весьма эффективно применение пневмоударника в районах распространения зон многолетней мерзлоты, в безводных и высокогорных районах, в условиях катастрофичесого поглощения промывочной жидкости.

Основные эксплуатационно-технологические требования к погружным пневмоударникам:

– создавать ударные нагрузки на породоразрушающий инструмент, обеспечивающие объемное разрушение горных пород на забое скважины;

– использовать в качестве энергоносителя сжатый воздух, сжатую газожидкостную смесь (пену);

– обеспечивать наибольший КПД преобразования энергии сжатого воздуха в энергию ударного импульса;

– обеспечивать устойчивую работу с ростом глубины скважины и изменением расхода очистного агента (сжатого воздуха или пены) в пределах технологического диапазона его регулирования;

– диаметральный размер любого конструктивного элемента пневмоударника и его ударной системы не должен превышать номинального диаметра породоразрушающего инструмента;

– прочность корпуса и соединительных элементов (узлов) пневмоударника и его ударной системы с бурильными трубами и породоразрушающим инструментом должны обеспечивать передачу наибольшего значения крутящего момента и величины осевого усилия к забою скважины, определяемых технологическим регламентом (режимом) бурения;

– конструктивная схема пневмоударника должна обеспечивать режим свободной продувки (очищения призабойной зоны) скважины от шлама;

– конструктивная схема пневмоударника должна обеспечивать автоматическую защиту внутренних полостей от попадания зашламованной жидкости при спуско-подъёмных операциях;

– при прямой очистке забоя скважины в конструктивной схеме пневмоударника необходимо предусматривать установку шламовой трубы для улавливания крупных частиц шлама;

– обрыв любого конструктивного узла или детали пневмоударника и его ударной системы должны устраняться аварийным (серийным или специальным) инструментом;

– конструктивное исполнение пневмоударника, его ударной системы и вспомогательных приспособлений для контроля работоспособности должны обеспечивать требования безопасности обслуживающего персонала;

– конструктивное исполнение пневмоударника должно обеспечивать нормальную работу в обводненных скважинах;

– конструктивное исполнение пневмоударника должно предусматривать защиту бурильных труб и их соединений от ударных и вибрационных нагрузок.

Эксплуатационно-технологические требования позволяют производить экспертную оценку и выбор определенного типа пневмоударника для конкретных горно-геологических условий бурения.