Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?

Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Инструмент для колонкового бурения





  • коронка;
  • колонковая труба;
  • тройной переходник;
  • шламовая труба;
  • колонна бурильных труб
  • ниппельные или муфтово-замковые соединения;
  • промывочный сальник.

Для спуско-подъемных операций применяют различные ключи, элеваторы и подкладные вилки.

Коронки представляют собой короночные кольца, изготовленные из трубных заготовок, в рабочий конец которых вставлены резцы из твердых сплавов или алмазы. Верхняя часть короночного кольца имеет наружную правую трапецеидальную резьбу, а ее внутренняя поверхность расточена на конус.

При проходке неглубоких скважин в мягких и рыхлых породах широкое распространение получило вращательное бурение с транспортировкой разрушенной породы на поверхность шнековым транспортером, выполняющим одновременно функции бурильной колонны. Этим способом осуществляется бурение скважин глубиной до 50 м (реже до 80 м), диаметром от 60 до 800 мм. Шнековое бурение скважин применяется для бурения взрывных скважин при сейсморазведке, при инженерно- и гидрогеологических исследованиях, геологической съемке, поисках и картировании, разведке некоторых видов полезных ископаемых.

 

 

Процесс бурения шнеками включает в себя разрушение породы на забое, которое в зависимости от ее физико-механических свойств представляет собой резание или разрыхление и транспортировку продуктов разрушения, поступающих на шнековый транспортер, к устью скважины.

 

 

Инструмент для бурения скважин шнеками.

 

Инструмент для шнекового бурения состоит из долота и шнековой колонны. Конструкции долот для шнекового бурения довольно разнообразны. Наибольшее применение получили двух- и трехперые долота со ступенчатой режущей кромкой, армированной резцами из твердых сплавов.

 

Шнековая колонна (шнеки) представляет собой составленную из отдельных 1 —3-метровых секций стальную трубу диаметром 60—73 мм с навитой спиралью и приваренной стальной лентой толщиной 5—6 мм и шириной, соответствующей рабочему диаметру долота (наружный диаметр шнека на 15 мм меньше диаметра долота). Шаг винтовой полосы составляет 07—0,9 величины диаметра шнека.



 

Для бурения с отбором керна применяют шнеки с большим проходным отверстием в трубе, позволяющим размещать внутри колонны съемный керноприемник-грунтонос.

 

Основными параметрами режима шнекового бурения скважин являются осевая нагрузка и частота вращения шнека.

 

В зависимости от типа долота можно выделить два основных способа разрушения породы на забое при шнековом бурении. Долота, лопасти которых обращены к плоскости забоя под прямым углом, вдавливаются в породу осевым усилием и при вращении производят ее резание или разрыхление. В этом случае порода не сразу поступает на реборду (спиральную ленту) шнека, а дополнительно дробится и перемалывается на забое, что снижает эффективность бурения. При использовании долот с лемехообразными лопастями, обращенными к забою под острым углом 30—60°, производится резание породы, скользящей по лопастям долота непосредственно к шнековому транспортеру. Такие долота эффективны в пластичных глинах и аналогичных им породах. Мощность, расходуемая на разрушение породы при шнековом бурении, изменяется обычно в зависимости от условий в пределах 3—6 кВт.

 

Разрушенная порода вытесняется вращающимися лопастями долота на ленту шнекового транспортера. Дальнейший ее подъем возможен при условии, что угол винтовой линии спирали меньше угла трения породы о поверхность шнека. Движение породы вверх происходит в результате того, что пластичная породная масса образует со спиралью шнека пару «винт — гайка». Породная масса («гайка»), удерживаемая от вращения неровностями ствола, при вращении винтовой поверхности шнека перемещается вверх. Режим ее перемещения определяется частотой вращения шнековой колонны. Необходимым условием работы шнекового транспортера является замедленное, по сравнению со шнеком, проворачивание породной массы в стволе скважины, что обусловлено различием коэффициентов трения пар «порода — порода» (0,8-1,0) и «порода — сталь» (0,3-0,65).

Производительность шнекового бурения скважин.

 

Производительность шнекового транспортера должна быть не меньше производительности долота с учетом разбуривания ствола (1,0—1,3) и разрыхления породы (1,3-1,6). Обычно минимальная частота вращения при диаметре шнеков 70—100 мм составляет 160-200 мин, а максимальная — 500-700 мин. С увеличением диаметра шнека минимальная и максимальная частоты уменьшаются.

 

Мощность, расходуемая на трение колонны шнеков о стенки скважины, колеблется в пределах 0,2-0,8 кВт, а на транспортировку породы — 0,16—0,43 кВт.

 

Затраты мощности при постоянном числе оборотов и прочих равных условиях зависят от скорости подачи и углубления долота в породу за оборот. По мере увеличения скорости подачи снаряда коэффициент заполнения шнеков возрастает и в сыпучих или обильно увлажненных породах может достигать 1. При этом резко возрастают силы трения породы о поверхность шнека, разрушается нормальный вынос ее на поверхность, что резко увеличивает непроизводительные затраты мощности и нагрузку на привод.



 

Одной из мер снижения мощности, расходуемой на шнековое бурение, является подача на забой при бурении сухих и вязких пород некоторого количества воды (2—5 л/мин или 8-20 л на 1 метр углубки). Вода может заливаться в затрубное пространство или закачиваться через шнеки. При этом скорость бурения увеличивается до 30%, а расходуемая мощность уменьшается до 20%. Шнековое бурение в большинстве случаев может осуществляться без приложения к долоту дополнительной осевой нагрузки.

 

Внедрение лезвий долота в мягкую породу происходит под действием веса шнека, а также реактивного усилия, возникающего при транспортировке разрушенной породы. Величина его равна усилию проталкивания породной массы по шнековому полотну и составляет 8,0—120 кН на каждый метр длины шнековой колонны. Нередко возникает необходимость разгрузки долота от чрезмерного реактивного усилия шнека во избежание его поломки. Эта операция осуществляется лебедкой бурового станка или механизмом подачи. Дополнительная осевая нагрузка прикладывается к долоту при забуривании скважины, а также при бурении по мерзлым породам, сухим плотным глинам и пескам. В этом случае она может достигать 15—30 кН.

 

При бурении по гравийно-галечниковым отложениям применяется обычный режим бурения, если размер отдельных галек (кусков щебня) не превышает 80 мм. Крупные твердые включения и валуны отбиваются в сторону или разрушаются ударами при расходке с вращением.

 

Наиболее существенным недостатком шнекового бурения является трудность определения глубины, с которой поднята породная масса, являющаяся в этом виде бурения пробой минерального вещества. Это происходит из-за того, что при транспортировке породы шнеком она непрерывно перемешивается из-за разных скоростей движения частиц породы, находящихся на различном удалении от оси вращения. Во многих случаях при бурении скважины глубиной 20 м не фиксируются пропластки мощностью до 1 м. Этот недостаток частично может быть устранен следующим технологическим приемом. Через равные промежутки углубки (например, через 1 м) подача инструмента прекращается до полного подъема всей породы по данному интервалу опробования.

 

Шнековое бурение скважин реализуется установками различной мощности: от ручных мотобуров и легких переносных установок с бензиновым двигателем мощностью 4 л. с. (глубина скважин 7—15 м), легких передвижных установок УПБ-25, ПБУ-25, УКБ-12/25 и других с подвижным вращателем мощностью 6—10 л. с, обеспечивающим бурение скважин глубиной 18—20 м, до самоходных установок ПБУ-2, УКБ-12/25С, УРБ-1С, УРБ-1В, УШ-2Т4, УГБ-50А, обеспечивающих предельные глубины бурения скважин диаметром 120-230 мм.

 

Ударное бурение, процесс проведения шпуров и скважин путём ударного разрушения горной породы внедряющимся инструментом, рабочие лезвия которого, как правило, имеют форму клина (см. ст. Бурение). Ударно-канатное бурение вертикальных (взрывных, разведочных, гидрогеологических и вентиляционных) скважин диаметром 150—600 мм, глубиной 20—500 м и более производится буровыми станками при помощи падающего на забой инструмента массой 0,5—3,0 т; частота ударов 40—60 в 1 мин. Ударно-поворотное бурение шпуров диаметром 36—85 мм производится перфораторами с зависимым (прерывистым) вращением бура при частоте ударов 1800—2000 в мин, осевом усилии 0,5—1,2 кн (50—120 кгс). Ударно-вращательное бурение шпуров и скважин осуществляется перфораторами с независимым вращением бура диаметром 36—85 мм и погружными пневмоударниками (см. Пневмоударное бурение). Частота вращения инструмента 20—75 об 1 мин, удельная энергия удара 10—25 дж/см диаметра, осевое усилие подачи 1—3 кн (100—300 кгс). Вращательно-ударное бурение шпуров производится специальными машинами на каретках при частоте ударов 1500—4000 в мин, удельной энергии удара 5—20 дж/см диаметра, частоте вращения 100—150 об/мин, осевом усилии 10—15 кн (1000—1500 кгс).

 

Процесс виброударного бурения характеризуется поочередным приложением к трубе-лидеру со стороны вибромолота ударной и выдергивающей сил. Под действием первой лидер последовательно погружается в грунт, а под действием второй каждый раз чуть возвращается назад, не доходя, однако, до положения, соответствующего началу каждого цикла. При этом грунт, входящий во внутреннюю полость трубы-лидера в виде керна, в момент удара остается (в результате инерционных свойств) неподвижным (труба проскальзывает вниз относительно неподвижного грунта), а затем в результате сил сцепления с внутренней поверхностью трубы несколько приподнимается вместе с трубой под действием выдергивающей силы вибромолота. В результате уплотнения керна не происходит, а при соблюдении определенных условий может иметь место даже его разуплотнение.

 

Бурение скважин виброударным методом протекает следующим образом . Рабочий орган выставляют на место будущей скважины и включают вибромолот. Нанося удары по наковальне трубы-лидера, он погружает ее в грунт По достижении необходимой глубины вибромолот вы­ключают и трубу-лидер извлекают из грунта при помощи лебедки. В грунте остается скважина с гладкими стенками, точно повторяющая по форме поперечное сечение трубы-лидера. Затем рабочий орган с находящимся в трубе-лидере грунтовым керном перемещают, выставляют на место новой скважины

 

и включают вибромолот Труба-лидер погружается в грунт, разрабатывая в нем новую скважину, а грунт, извлеченный из предыдущей, вытесняется новыми порциями и вываливается из верхнего окна трубы-лидера на поверхность (рис. 9, д). По окончании последней скважины перед остановкой буровой ма­шины необходимо включить вибромолот на весу и выбить из трубы-лидера грунтовый керн, оставшийся от последней скважины (рис. 9, е).

 

Разработка мерзлого и плотного грунта характеризуется отскоком рабочего инструмента от его поверхности при нанесении удара. В случае виброударного бурения отскок усугубляется действием молота на трубу-лидер через пружины. Явление отскока крайне вредно, так как в результате него следующий удар молота по трубе-лидеру может быть нанесен, когда та еще находится в воздухе и даже движется навстречу молоту. Вследствие этого часть энергии молота затрачивается на мгновенную остановку трубы-лидера и сообщение ей противоположной скорости, лишь оставшаяся часть — на разрушение грунта. Это приводит к снижению к. п. д. механизма и преждевременному разрушению трубы-лидера.

 

Для ликвидации отскока и увеличения скорости проходки применяются специальные механизмы напорного или фрикционного типа, ограничивающие подвижность погружаемого элемента. Принцип их действия заключается в направленном присоединении к массе трубы-лидера некоторой инертной массы (чаще всего корпуса установки), гасящей ее перемещения в противоположную забою сторону. В напорном механизме это достигается при помощи канатно-блочной системы или силовых гидроцилиндров, а в фрикционном — при помощи специального зажима, крепящегося к корпусу установки и зажимающего с определенным усилием трубу-лидер. При этом силы трения, возникающие между обкладками зажима и стенками трубы, препятствуют ее перемещению вверх при отскоке и практически не влияют на переме­щения вниз под действием удара.

 

Возможно применение вместо напорного механизма некоторого инвентарного груза, навешиваемого непосредственно на трубу-лидер. Такой груз наилучшим образом разгружает корпус установки от колебаний, но увеличивает ее массу и резко снижает устойчивость в рабочем положении. Напорный и фрикционный механизмы способствуют передаче вибраций на корпус установки, но зато позволяют уменьшить ее общую массу и повысить устойчивость. Наиболее простым и удобным в этом отношении является фрикционный зажим.

 

Высокие прочностные свойства мерзлых грунтов предопределяют повышенные требования к энергетическим параметрам рабочего органа виброударных буровых машин. Для определения основного показателя погружающей способности вибромолота — энергии его единичного удара — следует ориентироваться на показатель прочности грунта, определенный числом ударов с плотномера ДорНИИ. Этот показатель наиболее полно характеризует механические свойства грунта применительно к его сопротивляемости ударному внедрению трубы-лидера.

 

Забивка трубы-лидера в грунт в зимних условиях характеризуется прохождением забойной коронкой слоев, весьма разнородных по своим механическим свойствам. Покровная часть грунта при низких температурах окружающего воздуха (до —50 °С) обладает наибольшей прочностью (с = 200—400). С глубиной прочность резко уменьшается и по окончании промерзания становится равной естественной прочности обычного (немерзлого) грунта соответствующей категории. Поэтому в качестве расчетной модели- разбуриваемого грунта следует принимать однородную среду с прочностью, оцениваемой некоторым средним значением

 

УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНОЕ БУРЕНИЕ (а. percussive-rotary drilling; н. Drehschlagbohren; ф. forage rotopercutant, perforation roto-percutante, forage par rotary-percussion; и. perforacion giratoropercusivo, sondeo giratoropercusivo, taladrado giratoropercusivo) — способ бурения, при котором разрушение породы осуществляется путём нанесения ударов по непрерывно вращающемуся породоразрушающему инструменту. Применяется при ведении горных работ для бурения шпуров и скважин глубиной 25-50 м, диаметром от 40 до 850 мм и при поисках и разведке месторождений для бурения скважин глубиной до 2000 м, диаметром 59-151 мм. При горных работах для ударно-вращательного бурения шпуров используют тяжёлые пневматические бурильные молотки на каретках, скважин — поверхностные пневмо- и гидроударные машины; для бурения геологоразведочных скважин — погружные гидро- и пневмоударники. Осевая нагрузка и крутящий момент передаются с поверхности через колонну бурильных труб породоразрушающему инструменту (коронки и долота с лезвийными и штыревыми твердосплавными вставками, шарошечные долота и коронки, армированные сверхтвёрдыми материалами и алмазами).

 

При ударно-вращательном бурении разрушение породы происходит путём её скалывания и дробления за счёт нанесения ударов по породоразрушающему инструменту. Образующиеся на забое выступы частично срезаются лезвиями породоразрушающего инструмента при поворотах между ударами. Энергия единичного удара главным образом 1-2 Дж на 1 мм длины лезвия (пневматические молотки, пневмоударники) и 0,1-0,15 Дж на 1 мм диаметра коронки (гидроударники), расстояние между насечками от ударов по контуру шпура или скважины от 2 до 8 мм (в зависимости от крепости пород), частота ударов от 1000 до 3000 уд/мин, осевая нагрузка 150-400 Н на 1 см диаметра шпура или скважины.

 

Различают ударно-поворотное (в т.ч. виброударное) ударно-вращательное бурение и вращательно-ударное бурение и его разновидности (гидроударное бурение). Ударно-поворотное бурение характеризуется высокими значениями энергии единичного удара (2-3 Дж на 1 мм длины лезвия) и малым углом поворота между ударами (2-3°), т.к. разрушение породы (скалывание, дробление) происходит только за счёт ударов при отсутствии контакта инструмента с породой между ударами. Породоразрушающий инструмент представляет собой коронки и долота, армированные пластинчатыми твердосплавными вставками с симметричным углом при вершине (90-110°С) или цилиндрическими со сферической рабочей поверхностью. Способ наиболее эффективен при бурении крепких абразивных пород.

 

Ударно-вращательное бурение впервые применено в России в 1905-07 инженером В. В. Вольским при бурении скважин на нефть и газ на Кавказе. Для бурения скважин на твёрдые полезные ископаемые ударно-вращательное бурение впервые было использовано в CCCP на Урале в 1930 инженером В. Н. Комаровым. Первые экспериментально-теоретические работы по ударно-вращательному бурению применительно к бурению шпуров и взрывных скважин выполнены в 1934-37 в Днепропетровском горном институте профессором Е. Ф. Эпштейном

 

Колонковое бурение

 

Коло́нковое бурение — вид быстровращательного бурения, при котором разрушение породы происходит по кольцу, а не по всей площади забоя. Внутренняя часть породы в виде керна, при этом, сохраняется. Данная разновидность бурения является одним из основных технических средств разведки месторождений твердых полезных ископаемых.

 

Применяют при бурении крепких пород. Породы большой крепости бурят дробовыми или алмазными коронками, порода средней крепости — победитовыми, вольфрамитовыми коронками, породы небольшой крепости — стальными бурильными коронками. При этом производят промывку забоя скважины (водой или глинистым раствором).

 

Колонковое бурение имеет большое преимущество перед другими способами бурения, давая из выбуриваемой породы керны—столбики пород ненарушенной структуры. Для этого керн периодически заклинивают, отрывают от забоя и поднимают на поверхность.

Особенности колонкового бурения

из скважины извлекают керны

возможность бурения под различными углами к горизонту, в породах любой твердости и устойчивости;

малый диаметр скважины при её большой глубине

применение относительно легкого оборудования

Инструмент для колонкового бурения

коронка;

колонковая труба;

тройной переходник;

шламовая труба;

колонна бурильных труб

ниппельные или муфтово-замковые соединения;

промывочный сальник.

 

Для спуско-подъемных операций применяют различные ключи, элеваторы и подкладные вилки.

 

Коронки представляют собой короночные кольца, изготовленные из трубных заготовок, в рабочий конец которых вставлены резцы из твердых сплавов или алмазы. Верхняя часть короночного кольца имеет наружную правую трапецеидальную резьбу, а ее внутренняя поверхность расточена на конус.

 








Date: 2015-06-11; view: 798; Нарушение авторских прав

mydocx.ru - 2015-2021 year. (0.015 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию