Буровые установки Инструмент и оборудование Оборудование для испытания грунтов Инъекционное и цементационное оборудование
Спецпредложения
Японцы намерены пробурить земную кору до мантии
Минпромторг утвердил подпрограмму по снижению доли зарубежного бурового оборудования, осваивающего Арктику
Компания «ПК Анкер Гео» расширила ассортимент малых буровых установок
Скидки на ловильный инструмент!
Призы при заказе от 100 000 руб!
Натриевый бентонит
Бентонитовый глинопорошок
Доставка товара
Скважинные камеры и уровнемеры
Компания «ПК Анкер Гео» ищет региональных дилеров

 
Главная > Полезное > Технологии бурения > Ударно-вращательное бурение
—  Колонковое бурение
—  Ударно-вращательное бурение
—  Шнековое бурение
—  Роторное бурение

Ударно-вращательное бурение

Технология ударно-вращательного бурения

Ударно-вращательный способ бурения является одним из самых быстрых и эффективных методов проходки скважин на сегодняшний день. Его суть проста: на породоразрушающий инструмент одновременно подаются вращательные и ударные импульсы. Последние генерирует специальный погружной пневмоударный механизм или, проще говоря, пневмоударник.

Современный пневмоударник способен передавать в забой от 1000 до 2000 ударов в минуту. Если нужна большая производительность, можно задействовать гидроударный механизм. Он работает от энергии жидкости и способен генерировать от 1100 до 3500 ударов в минуту. Правда и обслуживать такую систему несколько сложнее.

История развития данного вида бурения в России тянется с начала прошлого века. Ещё в 1905 году инженер по фамилии Вольский впервые опробовал данный метод при бурении скважин на Кавказе. В 1930 году Комаров В. Н. усовершенствовал предложенный Вольским метод и пробурил несколько глубоких скважин на твёрдые ископаемые, залегающие в подземных пластах Урала. Полномасштабные исследовательские и экспериментальные работы по бурению ударно-вращательным методом были проведены в 1937 году советским профессором Эпштейном. С тех пор мощность гидро- и пневмоударников с каждым годом росла, а вместе с ней увеличивалась и скорость прохождения твёрдых слоёв грунта. На сегодняшней день мы имеем технологию, обеспечивающую прирост в скорости в два, а то и два с половиной раза относительно темпа вращательного бурения (при этом сфера применения ударно-вращательного способа бурения остаётся фактически той же). Вместе с тем улучшаются условия труда, что немаловажно для круглогодичного осуществления работ.

Существует большое разнообразие вибрационных, гидравлических и пневматических систем, применяемых при бурении. И каждая из этих систем хороша в своей области. Так, пневмоударник отлично справляется с обустройством взрывных скважин. Полуавтоматические пневмоударные станки позволяют внедрять системы поточной добычи твёрдых ископаемых. Если же предстоит иметь дело с твёрдыми породами 6-12 категории буримости, высокопроизводительные погружные пневмоударники представляются лучшим вариантом из всех возможных. Этот буровой инструмент ощутимо снижает кольматацию водных пластов, позволяя осуществлять их надёжное опломбирование.

Коронка буровая и её особенности

Буровая коронка для ударно-вращательного бурения

Ударно-вращательный метод бурения накладывает определённые требования на применяемый буровой инструмент и в особенности на буровую коронку. Учитывая тот факт, что разрушение пород выполняется за счёт совокупного действия осевого усилия и непрерывных ударных импульсов, передаче обеих этих сил на забой уделяется особое внимание.

Оптимальной производительности можно достичь лишь при условии, что все рабочие лезвия породоразрушающего инструмента сориентированы в нужном направлении. Их углы должны быть тщательно рассчитаны, чтобы один буровой инструмент мог передавать и вращательную, и ударную нагрузку. К настоящему моменту инженерами было проведено множество исследований в данной области. В ходе них было выявлено, что для горных пород различных категорий буримости подходят различные сочетания статических и динамических сил, подаваемых в разном соотношении. Разумеется, под это соотношение должна быть подобрана и геометрия рабочих лезвий породоразрушающего бурового инструмента. Так, например, если угол сминания породы будет слишком высоким, проходка за счёт осевого усилия может оказаться затруднительной, а инструмент будет быстро истираться.

Буровая установка

Буровая установка для ударно-вращательного бурения

Как уже было отмечено выше, первая буровая установка, объединяющая в себе силы вращательного и ударного характера, была спроектирована и построена в Советском Союзе. Машина представляла собой совокупность кулачкового ударного механизма, редуктора и электродвигателя средней мощности. Все эти компоненты были смонтированы на небольшой площадке, способной двигаться назад-вперёд в направляющих салазках. Сами же салазки были закреплены на распорной колонке. Рабочее буровое оборудование являло собой длинную трубу, на которой была закреплена кольцевая воронка, армированная пластинами-резцами. Заострение имело форму клина с передним углом -20° и задним 30°. Несмотря на множественные недоработки, эффективность ударно-вращательного бурения была подтверждена экспериментальным путём. Уже в послевоенный период буровые установки ударно-вращательного типа начали разрабатываться сразу несколькими крупными компаниями ФРГ («Salzgitter», «Nyusse und Grefer» и «HAUSHERR»).

Современная вращательно-ударная буровая установка подчиняется тому же принципу, что и прототип 1934 года. Она состоит из ударного, вращательного и подающего механизмов, смонтированных на установочно-транспортной площадке. При этом управление всеми механизмами буровой установки осуществляется с единственного пульта.

Ударно-вращательные механизмы

В классической буровой установке, предназначенной для ударно-вращательного бурения, смонтировано сразу два механизма для разных типов нагрузок. Как правило, они компонуются в один корпус, но иногда производитель прибегает к раздельному расположению. Но это не единственное отличие ударно-вращательного оборудования от стандартных буровых установок. Ещё одной характерной чертой является наличие погружного пневмоударника, опускающегося в скважину вместе с буровой коронкой.

В отличие от вращательно-подающих установок, прибегающих к пневматике, гидравлике и электричеству, современное ударно-вращательное буровое оборудование совершает полезное действие в основном за счёт пневматической энергии. Как раз это и формирует основное преимущество такой установки, а именно — её способность передавать энергию удара на породоразрушающий инструмент, независимо от скорости его вращения и глубины забуривания в грунт.

Погружной пневмоударник

Погружной пневмоударник

Данный элемент буровой установки аналогичен по своему устройству и принципу действия обыкновенному перфоратору. При этом он производит проходку без какого-либо встроенного поворотного механизма, вращаясь вместе с буровой колонной. Работают пневмоударники на гидро-воздушной смеси, распределение которой регулируется золотниками и кольцевыми клапанами. При этом весь сбрасываемый пневмоударником отработанный воздух отводится в нижнюю часть разрабатываемой скважины, способствуя очищению забоя от раздробленной породы.

При выборе пневмоударника обращайте внимание на его маркировку. Модели с индексом «П» сконструированы для производства работ на открытой местности. Буровой инструмент с маркировкой «ПП» предназначен для подземных работ.

Штанга и буровое долото

Корпус бурового долота испытывает большие нагрузки. Чтобы он был способен выдерживать их на протяжении длительного периода времени, его отливают из легированной конструкционной стали марки 40ХН. Что касается штанг, на которые монтируется породоразрушающий инструмент, то их также изготавливают из прочной стали марок 35 ГС и 36 Г2С.

Заключение

Как видим, ударно-вращательное бурение — самостоятельный вид производства буровых работ, отличающийся особым методом дробления горных пород. Но, несмотря на все перечисленные в статье преимущества данного метода, он всё ещё нуждается в усовершенствовании. Особенно это касается ситуаций, когда необходимо применять ударно-вращательное бурение в сложных гидрогеологических условиях.

На сегодняшний день накоплено множество материалов по бурению ударно-вращательным методом. Однако полученный за все эти годы опыт очень разнороден и часто не отражает всех нюансов сооружения инженерно-технических и эксплуатационных скважин. В связи с этим выбрать правильное буровое оборудование без инженеров-технологов зачастую бывает сложно.

 
 
© Copyright 2011-2017 г. ООО «ПК Анкер Гео» - буровые установки, оборудование и инструмент
Продвижение сайта: «Веб Гармония»