Лекции ударно-вращательное бурение . Технические средства для гидроударного бурения строительство дома

Бурение — процесс разрушения горных пород с помощью специальной техники — бурового оборудования. Различают три вида бурения: -Вертикальное бурение -Наклонно-направленное бурение -Горизонтальное бурение (отдельная страница)

    Малая буровая установка

    Малая буровая установка ударно вращательного бурения скважин. ПБС – пневматический буровой станок для бурения скважин ударно вращательным способом – пневмоударное бурение скважин.Пбс 5 Буровая Установка
    Малогабаритная буровая установка ПБС-5 предназначена для бурения скважин погружными пневмоударниками по камню и скале. Бурение скважин на воду (водяные скважины), геологоразведке колонковым снарядом с отбором керна, геологоизысканиях, бурении скважин с целью разведки полезных ископаемых, карьерное бурение наклонных скважин, карьерная буровая установка, бурении скважин по камню для сооружении свай и опор, бурение скважин по тепловые насосы, геолого инженерные работы, бурение скважин в условиях горных выработок рудников и шахт, бурение шпуров при проходке подземных выработок, бурения взрывных скважин.

    Малая пневматическая буровая установка ударно вращательного бурения скважин имеет малый вес – 480 кг. Мачта буровой установки из прочного стального профиля с движущейся буровой кареткой на подшипниках. Буровая установка разборная, состоит из 3-х составных элементов, которые можно занести в любое малогабаритное по пространству место. Сборка буровой установки и запуск в работу занимает всего 5 минут. Для легкости транспортировки к месту бурения скважины на мачте имеются транспортировочные колеса.

    Буровая установка является универсальной так как способна бурить скважины как с промывкой, так и с продувкой.

    Приводом спец редуктора является однофазный мотор мощностью 3 кВт.

    В данной буровой установке используется усиленный спец редуктор собственного производства. Гарантия на спец редуктор 6 лет! Спец редуктор имеет мощный ударостойкий корпус с упорными подшипниками (гарантия производителя подшипников при интенсивной работе не менее 6 лет!) Производство Германия. Вал редуктора имеет встроенный амортизатор ударных импульсов. Амортизатор ударных импульсов сглаживает мощные удары наносимые пневмоударником, а так же устраняет малейшие вибрации бурового станка.

    Буровая лебедка собственного производства. Буровая лебедка грузоподъемностью 1,2 тонны способна эффективно производить подъемные операции. Имеет повышенную скорость навивки троса на барабан, что уменьшает время на подъем буровых штанг и бурового инструмента из скважины. Особенно это полезно при колонковом бурении скважин, бурении скважин с отбором керна. Особенностью лебедки является замкнутая система навивки тросов. Данная система дает возможность создавать дополнительную нагрузку на буровой инструмент до 1,2 тонны.

    Усиленный буровой вертлюг на подшипниках и спец манжетах. Данный вертлюг особо выносливый при подаче сжатого воздуха высокого давления (до 20 атмосфер).Так же данные двойные манжеты имеют повышенную стойкость при бурении с промывкой (гидробурение) с повышенным содержанием в воде глины и мелкого камня.

    Станина буровой установки имеет угловые отверстия для забивания анкеров и прочной фиксации буровой установки на месте.

    Основные способы бурения

                В зависимости от геологических и гидрогеологических условий выработок и их глубины применяют те или иные способы бурения, которые можно подразделить на две основные группы.

                К первой группе относятся ударный (ударно-канатный), ударно-вращательный, вращательный, а также вибрационный способы бурения, при которых породу разрушают механически, воздействуя на нее породоразрушающими инструментами.Область применения станков ударно вращательного бурения
                Ко второй группе относятся термический, взрывной, гидравлический и электрогидравлический способы, при которых для бурения используются физико-химические методы разрушения горных пород.

                Ударный (ударно-канатный) способ заключается в том, что буровой снаряд массой 1000...3000 кг падает с определенной высоты в забой скважины и разрушает породу благодаря развивающейся при его падении живой силе удара. После каждого удара буровой снаряд поворачивается на некоторый угол, вследствие чего создаются условия для равномерного разрушения всей площади забоя скважины. Во время бурения в

                Станками ударно-канатного бурения бурят скважины в неоднородных и разно-прочных грунтах диаметром до 400 мм и глубиной до 50 м. Из-за сравнительно невысокой производительности станки ударно-канатного бурения вытесняются более производительными станками ударно-вращательного и вращательного бурения.

                Принцип ударного бурения использован в пневматических бурильных молотках (ручных и колонковых перфораторах), которые широко применяются для бурения шпуров диаметром 32...40 и 50...75 мм в полускальных и скальных грунтах.

                Ударно-вращательное бурение с погружным пневмоударником (пневмоударное бурение) по сравнению с ударно-канатным имеет более высокую скорость; при этом можно бурить направленные (от 0 до 90° к горизонтали) скважины, отсутствует необходимость в подвозке . тяжелого инструмента и снабжении водой. Ударное действие и вращение долота осуществляются двумя независимыми механизмами. Станками ударно-вращательного бурения можно бурить скважины диаметром до 155...200 мм, глубиной : до 36 м в скальных грунтах средней и выше средней крепости (VI—IX категорий по буримости).

    К ударно-вращательному бурению ЁМОЖНО отнести шарошечный способ бурения, который по кинематике действия рабочего органа является типично вращательным, а по динамике действия породоразрушающего наконечника — ударрным.

                Станки шарошечного бурения получили наибольшее распространение для бурения скважин диаметром 190...320 мм и глубиной до 35 м в полускальных и скальных грунтах. Основные их достоинства — высокая производительность (20... 150 м в смену), непрерывность процесса бурения и возможность его автоматизации; недостатки — большая масса станков и малая стойкость долот в труднобуримых породах

                Вращательное бурение заключается в том, что буровой снаряд из штанг шнекового типа с резцовой коронкой, прижатый к забою скважины за счет массы станка, получает вращение от двигателя станка. Резцы коронки при вращении в забое скважины срезают породу, которая в виде мелочи непрерывно удаляется из скважины спиральными витками штанг.

                Вращательное бурение скважин осуществляется в основном станками шнекового бурения, а в отдельных случаях, для бурения разведочных скважин в особо вязких абразивных грунтах (для получения керна),— станками алмазного и дробового бурения.

                Преимущества вращательного бурения — достаточно высокая скорость бурения в плотных и полускальных грунтах и непрерывность процесса, возможность бурения как вертикальных, так и наклонных скважин.

                При вибрационном бурении применяют вибраторы направленного (вертикального) действия, жестко присоединенные к колонне буровых труб, имеющей на конце рабочий наконечник. Под действием вибрирующего снаряда некрепкие грунты и породы выделяют связанную воду; часть породы в зоне контакта с вибрирующим наконечником переходит в подвижное состояние, что влечет за собой резкое снижение сопротивляемости грунта сдвигу и способствует погружению вибробурового снаряда в породу.

                Для вибробурения шпуров и скважин диаметром до 125 мм и глубиной до 20... ...25 м применяют самоходные виброустановки. При вибропогружении повышается почти в 10 раз скорость проходки скважины по сравнению с ударно-канатным бурением, однако с увеличением глубины выработки до 15...20 м скорость резко уменьшается.

                Термическое (огневое) бурение основано на прожигании породы высокотемпературной газовой струей, выходящей со сверхзвуковой скоростью из сопла огнеструйной горелки. Для получения высокотемпературной газовой струи используют распыленный керосин и газообразный кислород (иногда воздух). Порода нагревается до температуры 2000 °С, увеличивается в объеме, растрескивается и разрушается на мелкие частицы, которые вместе с продуктами сгорания удаляются из скважины струей охлажденных газов.

                Термическое бурение применяется только в исключительно труднобуримых кварцсодержащих скальных, а также в мерзлых грунтах.

                Ручные термобуры применяют для бурения шпуров диаметром 60 мм и глубиной 1,5...2 м, а передвижные станки — для бурения скважин диаметром 250... ...360 мм, глубиной до 17...22 м. Производительность станков в хорошо термо-буримых породах достигает 12... 15 м/ч.

                Гидравлическое бурение основано на использовании ударного действия тонкой высоконапорной струи воды, подаваемой в забой скважины со сверхзвуковой скоростью. Гидравлический способ особенно эффективен при устройстве скважин глубиной до 8 м в мягких и водонасыщенных грунтах. Эксперименты подтверждают возможность использования этого способа для бурения скальных грунтов.

                Электрогидравлическое бурение основано на явлении гидравлических ударов, возникающих в жидкой среде вследствие импульсного разряда между разомкнутыми контактами электрической цепи, к которым подводится высокое напряжение. Если в зоне высоковольтных электрических разрядов поместить породу, то под действием многократно повторяющихся ударов она разрушится. Этот метод находится в стадии промышленных экспериментов.

                Применение ультразвука для бурения скважин и резания пород основывается на совместном воздействии на хрупкую породу ультразвуковых колебаний бурового инструмента (частота свыше 20 кГц) и кавитационного эффекта в промывочной жидкости. Источником ультразвука являются мощные магнитострикционные излучатели. Ведутся работы по звуковому и инфракрасному разрушению пород.

                Взрывобурение заключается в том, что в забой скважины периодически подаются ампулы с жидкими компонентами взрывчатого вещества (ВВ) — окислителем и горючим. По трубам в воде или из сопла взрывобура посылаются твердые заряды ВВ массой 150...200 г с частотой 20...25 зарядов в час. Может быть также применен взрывобур, являющийся дозатором непрерывно подаваемого горючего и окислителя (четырехокись азота и керосин) и непрерывно (или прерывно) поступающего инициатора взрыва (например, сплава К и Na).

    Создаются станки взрывного бурения скважин диаметром до 300 мм и с глубиной бурения до 40 м, а также взрывобуры для дробления негабарита.

                Плазмобурение заключается в нагреве забоя скважины плазменным факелом, образующимся в плазмотроне (электрической дуге между электродом и соплом газовой горелки, охлаждаемой водой) при прохождении струи азота или смеси азота и водорода.

    Несмотря на создание и внедрение новых физических и комбинированных видов бурения, в ближайшее время механические виды (ударное, ударно-вращательное и вращательное) бурения пород останутся преобладающими.

    Принцип и теория ударно-вращательного бурения

    Ударно-вращательное бурение является в принципе вращатель­ным бурением, но таким, при котором буровой инструмент, кроме воздействия большого статического осевого усилия и крутящего момента, подвергается еще воздействию динамических нагрузок — ударов. Благодаря этому резец (коронка) лучше внедряется в поро­ду и снимает более толстую стружку. В результате этого произво­дительность ударно-вращательного бурения (в породах с коэффи­циентом крепости f = 64-14) больше, а энергетические затраты на единицу длины или объема шпура меньше, чем при вращательном или при ударном бурении.

    Если статическое осевое усилие Р значительно превосходит си­лу отдачи, возникающую в момент удара, то резец будет внедряться в породу не только в момент удара, но и на протяжении всего интер­вала между смежными ударами, и поверхность забоя в этом интер­вале будет наклонной Если статическое осевое усилие достаточно лишь для преодоления сил отдачи, то поверхность забоя в интервале между соседними ударами не будет иметь наклона (рис. 85, б). В первом случае имеет место ударно-вращательное бурение, во втором — вращательно-ударное. Последний вид буре­ния менее производителен, чем первый. Применять его можно в по­родах очень крепких (f > 14), где статическое осевое усилие, прак­тически достижимое при бурении шпуров (Р 1500 кГ), не может обеспечить внедрение резца в породу. В этом случае в целях умень­шения трения и износа коронок осевое усилие устанавливают в 300—500 кГ, крутящий момент сохраняют на уровне 2500 — 3000 кГсм, а энергию удара целесообразно увеличить до 7— 9 кГм.

    Рациональная область применения ударно-вращательного буре­ния — породы с коэффициентом крепости f = 64-14. В породах менее крепких более экономично вращательное бурение электри­ческими буровыми машинами. В породах с коэффициентом крепости f > 14 ударно-вращательное бурение превосходит ударное бурение по скорости бурения на одну машину, но приблизительно равноцен­но ему по производительности труда бурильщика и по стоимости бурения 1 ж шпура.Ложковый бур своими руками
    РУЧНОЕ УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНОЕ БУРЕНИЕ СКВАЖИН

    Ручное бурение скважин на воду возможно в тех местах, куда трудно доставить буровую технику. Ручным ударно-вращательным бурением, используя только мускульную силу человека, проходят скважины наибольшим диаметром 200—250 мм и глубиной до 70 м, а в отдельных случаях — и до 100 м. Проходку скважины ударно-врашательным бурением ведут вращением различных буров, а в твердых и сыпуче-плывучих породах — долблением специальными долотами и стаканами. Эти буровые инструменты подсоединяют к стержням — буровым штангам, которые соответственно вращают руками или попеременно поднимают и сбрасывают в забой. Отсюда и название способа проходки «ручное ударно-вращательное бурение».
    Для проходки пластичных пород (глины и смеси глин с песками) наиболее приспособленным инструментом являются ложковые буры (ложки). Ложка —• это полуцилиндр, свернутый из листовой стали, папример Ст. 3, с левой отогнутой режущей кромкой (если смотреть сверху). Порода в полости полуцилиндра удерживается сжатием и прилипанием, поэтому продольная щель между кромками для более сыпучих пород должна быть более узкой. Ложка забирает породу вертикальной и нижней режущими кромками. Нижнюю часть ложки устраивают по-разному. Для самодельного исполнения наиболее доступны следующие варианты : низ ложки выполнен ковшеобразным резцом; низ ложки с левой стороны сделан в виде резца, а с правой — в виде поперечного выступа, причем между этими отгибами можно пропустить сверло по металлу и приварить его к телу ложки. И то и другое несложно выполнить, если есть возможность нагреть металл до пластичного состояния. Ложку можно также сделать из трубы подходящего диаметра и использовать ее даже без термического упрочнения режущих кромок. Существенной особенностью ложковых буров является то, что их корытообразный корпус обычно смещают на некоторое расстояние от оси вращения. Так, у бура со сверлом ось нижнего сверла и ось вращения штат и должны совпадать, а ось тела ложки следует сместить на расстояние е (эксцентриситет), равное 10—15 мм. Такой ложковый бур, вращаясь в скважине, своей продольной режущей кромкой будет вырабатывать в породе скважину большего диаметра но сравнению с диаметром ложки. Подобное уширение скважины необходимо для прохода обсадных труб, внутренний диаметр которых в большинстве случаев приходится брать больше наружного диаметра ложки. Объясняется это тем, что при опасности обвалов стенок скважины бурение и закрепление скважины обсадной трубой ведут одновременно, и ложка должна при этом проходить в обсадную трубу.
     
    Порода, которую ложка забирает в забое скважины, извлекается на поверхность вместе с инструментом. За одну забурку ложкой обычно углубляют скважину на 30—40 см.
     Различают три вида бурения
    Иногда самодельный буровой инструмент делают в виде простого бурава — стального диска с вырезанным узким сектором и отогнутыми кромками. Конечно, можно что-то сделать и таким буром в пластичных, необваливающихся породах. Однако он очень легко уходит в сторону, вызывая часто недопустимое искривление ствола скважины. Если еще с этим как-то можно бороться установкой выше бура центрирующе-го пояска, то об уширении скважины для обсадной трубы в данном случае не может быть и речи.
     
    Для бурения плотных глин и суглинков применяют змеевиковый бур (змеевик), напоминающий бурав по дереву . Нижнее режущее лезвие змеевика имеет форму ласточкина хвоста и должно закаливаться. Змеевик действует подобно штопору: вращаясь, он ввинчивается в породу. При подъеме бура порода удерживается на его винтовых лопастях. Змеевик во время работы приподнимают па песколько саптиметров через каждые 1,5— 2 оборота буровых штанг для отрыва от основного массива породы. В противном случае усилие подъема будет очень велико и штанги можно порвать.
     
    Изготовить самому такой змеевик трудно, поэтому в самодеятельном буренни вместо него с успехом используют отрезки винтовых шнеков от сельхозмашин. Для этого берут часть шнека с 3—4 витками, снизу приваривают сверло по металлу (или просто коничрский штырь) для центри-рования бура в забое, а сверху— отрезок трубы для соединения со штангами. Хорошие результаты получают, приспосабливая для бурения плотных глин и суглинков рыболовные ледовые буры.
     
    Для проходки твердых пород и валунно-галечниковых отложений служат буровые долота. При необходимости их также делают эксцентричными по отношению к оси шейки, чтобы вырабатывать уширенную скважину, доступную для прохода обсадной трубы. Долота изготавливают из закаливающихся сталей У10, 45, 65Г, 40ХН и др.) и закаливают до твердости зубила на высоту не более 25 мм. В зависимости от крепости проходимых пород лезвие долот должно иметь различный угол заострения. Для проходки относительно мягких пород угол заострения (двугранный угол) — 70—80°. для твердых пород и валунно-галечниковых отложений — 110—130°.
     
    Долота имеют разную форму применительно к различным по буримости породам. Бурение не очень твердых пород ведут зубильным (плоским долотом), более твердых — двутавровым и с Z-oбpaзным лезвием. Для бурения твордых трещиноватых пород служит крестовое долото, у которого два лезвия пересекаются под прямым углом, — это препятствует его заклиниванию в трещине. Скругляющее долото применяют также для проходки твердых пород, оно обеспечивает более правильную округлость скважины и дает хорошие результаты при проходке трещиноватых пород и валунно-галечниковых отложений. Эксцентричное долото разрабатывает скважины большего диаметра, чем размер лезвия. Для раздробления небольших валунов или отодвигания их в сторону в забое применяют долото в форме клина — пирамидальное долото.
     
    Сделать самому в домашних условиях долота классической формы, чрезвычайно сложно. Изготовляют их ковкой в штампах из цельной заготовки, сварка категорически запрещается, так как при сварке закаливающихся сталей шов в обычных условиях получается хрупким. Для изготовления таких долот необходимы: кузнечно-прессовое тяжелое оборудование, закрытые печи с восстановительной атмосферой, специальная технологическая оснастка и т.п. Кузнецы, работающие в настоящее время вручную еще в некоторых ремонтных мастерских, неспособны сделать такие долота из-за невозможности прогреть массивную заготовку на открытом горне и невозможности удержать ее раскаленную в клещах из-за большой массы. Например, найменьшее плоское долото с длиной лезвия 148 мм имеет массу 42 кг. Поэтому форму долот надо воспринимать как «информацию к размышлению» при конструировании самодельных аналогов.

    Технические средства для гидроударного бурения

    Основной целью применения забойных ударных машин является стремление интенсифицировать процесс разрушения породы и, следовательно, увеличить скорость бурения.

    Используются при этом буровые установки для вращательного бурения, рассчитанные на требуемую глубину скважин. Ударно-вращательный способ бурения Ударно-вращательный способ применяется при бурении скважин в породах VI–IX, частично X категории по буримости на глубину до 1200 м. Рекомендации по режиму ударно-вращательного бурения

    При ударно-вращательном бурении главными факторами, определяющими эффективность разрушения породы, являются ударные импульсы забойной машины – энергия и частота ударов. Вращательно-ударный способ бурения Вращательно-ударный способ применяется при бурении скважин в породах IV–XII категорий по буримости для интенсификации вращательного бурения. Лекция ударно вращательного бурения
    Рекомендации по режиму вращательно-ударного бурения При вращательно-ударном бурении в качестве критериев оптимизации принимаются средняя механическая скорость при проходке пород, не вызывающих падение последней в течение рейса, и отношение начальной механической скорости бурения V0 к её декременту α(K=V0/α) при проходке пород с интенсивным падением механической скорости в течение рейса.

    Вибрационно-вращательное бурение гидродинамическим вибратором СКБ «Геотехника» в содружестве с СКТБ ИТМ НАН Украины разработан гидродинамический вибратор ГВБ-76, предназначенный для вибрационно-вращательного бурения скважин диаметром 76 мм алмазными и твердосплавными коронками, шарошечными долотами при использовании в качестве рабочего агента воды, безглинистых и эмульсионных растворов.

    Рекомендации по обустройству буровой при гидроударном бурении Металлический буровой копер должен быть рассчитан на бурение до проектной глубины трубами диаметром не менее 50 мм, при свечах высотой не менее 15 м.

    Бурение — процесс разрушения горных пород с помощью специальной техники — бурового оборудования. Различают три вида бурения:
    Вертикальное бурение
    Наклонно-направленное бурениеГоризонтальное бурение 

    Горизонтальное бурение скважин — это процесс сооружения направленной горной выработки большой длины и малого (по сравнению с длиной) диаметра, без доступа человека внутрь. Начало скважины на поверхности земли называют устьем, дно — забоем, а стенки скважины образуют ее ствол.

     Цикл строительства скважин

    Шарошечное буровое долото
    строительство наземных сооружений;
    углубление ствола скважины, осуществление которого возможно только при выполнении двух параллельно протекающих видов работ — собственно углубления и промывки скважины;
    разобщение пластов, состоящее из двух последовательных видов работ: укрепления (крепления) ствола скважины опускаемыми трубами, соединёнными в колонну, и тампонирования (цементирования) заколонного пространства;
    освоение скважин. Часто освоение скважин в совокупности с некоторыми другими видами работ (вскрытие пласта и крепление призабойной зоны, перфорация, вызов и интенсификация притока(оттока) флюида) называют заканчиванием скважин.Гидроударный бур
    Классификация скважин по назначению

    Скважины на нефть и газ, можно систематизировать следующим образом:
    структурно-поисковые, назначение которых — установление (уточнение тектоники, стратиграфии, литологии, оценка продуктивности горизонтов) без дополнительного строительства скважин;
    разведочные, служащие для выявления продуктивных объектов, а также для оконтуривания уже разрабатываемых нефтяных и газоносных пластов;
    добывающие (эксплуатационные), предназначенные для добычи нефти и газа из земных недр. К этой категории относят также нагнетательные, оценочные, наблюдательные и параметрические скважины;
    нагнетательные, предназначенные для закачки в пласты воды, газа или пара с целью поддержания пластового давления или обработки призабойной зоны. Эти меры направлены на удлинение периода фонтанного способа добычи нефти или повышение эффективности добычи;
    опережающие добывающие, служащие для добычи нефти и газа с одновременным уточнением строения продуктивного пласта;
    оценочные, назначение которых — определение начальной нефтеводонасыщенности и остаточной нефтенасыщенности пласта (и проведение иных исследований);
    контрольные и наблюдательные, предназначенные для наблюдения за объектом разработки исследования характера продвижения пластовых флюидов и изменения газонефтенасыщенности пласта;
    опорные скважины бурят для изучения геологического строения крупных регионов, чтобы установить общие закономерности залегания горных пород и выявить возможности образования в этих породах месторождений нефти и газа.

    Похожие товары

    Как сделать циркулярную пилу своими руками: схема и подробное описание. Какую пилу выбрать?
    Вы строите или уже построили дом. Каким бы он ни был, большим или маленьким, чтобы в нем было уютно и тепло круглый год, необходимо надежное и удобное отопление.
    Брусовые дома известны с давних времен, их строили еще наши предки. Поэтому такие строения – это классика. По сей день можно встретить дома из грубых бревен. Им по меньшей мере 100 лет.
     
    Остановив свой выбор на деревянном доме, следующим шагом будет подсчет стоимости такого дома.
    Брусовые дома известны с давних времен, их строили еще наши предки. Поэтому такие строения – это классика. По сей день можно встретить дома из грубых бревен. Им по меньшей мере 100 лет.