Роторная буровая установка – Технология роторного бурения скважин: особенности технологии

Наибольшее применение находит в устройстве технологических отверстий для установки свайных оснований при постройке высотных домов, мостов, морских портов, скоростных магистралей.

Мобильные установки роторного бурения XCMG независимо от модели характеризуются компактностью, современным дизайном, простотой обслуживания и возможностью работы как на песчаниках и мягком черноземе, так и на сложных горных, мерзлых и прочих грунтах. Наиболее популярные модели представлены в следующей таблице:

Видео обзор роторных буровых установок компании XCMG:

Sany

Буровые роторного типа SANY, изготовленные в Китае, отличаются маневренностью и комфортабельностью. Они отлично проявляют себя в строительстве фундаментов высоток, гидротехнических сооружений, промышленной индустрии. Множеством опций можно управлять прямо из кабины оператора, а приемлемые цены на эту технику удовлетворят любого потребителя.

Имеется специальная серия бурилок SANY на гусеничном ходу, предназначенных для разработки скальных пород. В таблице представлены характеристики наиболее популярных в России моделей:

На видео роторная буровая установка SANY в работе:

BAUER

Немецкие бурильные установки BAUER уже не один десяток лет применяются на стройках РФ: метро, мостов, стадионов, авто-и ж/д магистралей, малого строительства. Машины BAUER работают с использованием 8-и технологий бурения, среди которых штанга Келли, бесконечный полый шнек, двойная головка малых и больших диаметров и др.

Широкие модельные линии «Бауэр» содержат как стационарные роторы, так и на гусеничном ходу, имеющие высокую маневренность, глубину и скорость бурения, используемые на породах разной сложности:

• В стандартной комплектации ValueLine – это 5 базовых моделей с их модификациями, имеющие крутящий момент от 151 до 380-ти кН·м
• Премиальный комплект PremiumLine включает 11 базовых и множество их модификаций, имеющих крутящий момент от 125-ти до 468-и кН·м.
• Гусеничные буровые «Бауэр» имеют дизельные двигатели с современной гидросистемой, а также раздвижную гусеничную тележку. В РФ они также известны как изделия «БАУЭР Машины-Курган» — совместного российско-германского предприятия на базе «Курганстальмост». Каждая из них – это немецкое качество, высокая мощность и производительность, надежность и долгий срок службы.

На видео принцип работы роторных буровых установок:

allspectech.com

Роторные буровые установки (ч. 1) – Основные средства

В мировой практике известны случаи устройства свай в слабых грунтах с глубиной погружения до 75 м. В России сваи с глубиной погружения 47,5 м под защитой обсадной трубы были использованы при строительстве перехода на Ладожском вокзале в Санкт-Петербурге. Буронабивные сваи также единственный вариант при строительстве на скальных грунтах. Несмотря на проработанность технологий и большой опыт, выбор той или иной технологии устройства буронабивных свай требует тщательной гео­логической разведки и опытных работ.

Технологии буронабивных свай предпочтительнее в городской черте, так как при бурении не возникают вибрационные и динамические нагрузки, разрушительно воздействующие на расположенные вблизи здания и сооружения. Кроме того, шумовой фон при бурении ниже шума транспортного потока.

Сегодня на российском рынке представлены многие производители буровой техники. Верхний ценовой сегмент составляют немецкие машины, нижний – китайские и российские. В среднем ценовом диапазоне – итальянская техника.

В качестве базовых используют мощные гусеничные машины – гусеничные краны и экскаваторы как с механическим приводом, так и гидравлические, а также базовые гусеничные машины, построенные по специальным проектам. Базовая машина должна обеспечивать устойчивость и мощность. При бурении к гидросистеме базовой машины подключаются сразу несколько агрегатов, включая обсадной стол, и на силовой агрегат налагаются высокие требования по мощности, подаче и давлению. Буровая машина должна обеспечить высокую точность в постановке свай в плане, соблюдение вертикальности забуривания, глубину погружения рабочего органа, давление бетона при заполнении скважины. В современных буровых машинах эти процессы контролирует бортовой компьютер. Электроника помогает производительному бурению и соблюдению сроков.

К буровым машинам также предъявляется такое требование, как быстрое развертывание в рабочее положение и свертывание в транспортное и удобство в транспортировке. Желательно, чтобы в транспортном положении установка укладывалась в разрешенные для движения по дорогам общего пользования габариты, при этом разборка установки была бы минимальной или вообще можно было обойтись без разборки. Требуется также простой и быстрый монтаж противовеса, если его перевозили отдельно, и бурового привода без привлечения дополнительных грузоподъемных средств.

Немецкая компания Liebherr (завод в Ненцинге, Австрия, фирма основана в 1949 г.) поставляет буровые установки двух серий – роторные установки серии LB и комбинированные сваебойные и буровые установки серии LRB. Серия LB, разработанная специально как буровые машины для фундаментостроения, включает шесть моделей с крутящим моментом от 190 до 510 кН.м и максимальным усилием задавливания/ извлечения от 200 до 560 кН. Эксплуатационная масса машин – от 52 до 160 т. Базовые машины разработаны специально для буровых установок с использованием ходовой части гусеничных кранов. При разработке серии LB компания стремилась создать оптимальную конструкцию поворотной платформы и добиться наилучшей совместимости основных компонентов – поворотной платформы, мачты и кинематической системы. Также преследовалась цель унификации комплектующих со сваебойными/ буровыми установками и гидравлическими канатными экскаваторами. Все модели роторных буровых установок идентичны в управлении и эксплуатации.

Установки серии LB могут работать по всем известным на сегодняшний день технологиям изготовления буронабивных свай, таким как бурение штангой Келли, бурение бесконечным шнеком, бурение шнеком с полным или частичным вытеснением грунта, бурение двухроторным приводом, перемешивание грунта. Конструкция мачты рассчитана на значительные усилия и крутящие моменты. Среди преимуществ серии LB возможность изменения вылета мачты без изменения ее наклона и движения каната благодаря тому, что все лебедки установлены на мачте. Изменение радиуса вылета мачты значительно увеличивает рабочую зону при неподвижной ходовой части. Нажатием кнопки на главном джойстике мачта автоматически настраивается на заданный наклон. Эта система автоматически действует и во время передвижения и поворота машины.

Комбинированные сваебойные и буровые установки серии LRB предназначены для буровых работ с двойной вращающейся головкой, непрерывным буровым шнеком и для бурения штангой Келли, а также для сваебойных работ с вибропогружателем или гидравлическим молотом. Линейка включает три модели с максимальным крутящим моментом 120, 220 и 300 кН.м и усилием задавливания/ извлечения 190, 290 и 440 кН. Эксплуатационная масса машин – 43, 67 и 80 т. Машины построены на базе гусеничных экскаваторов с раздвижной гусеничной тележкой. Отличительная особенность серии LRB в треугольной кинематической системе, которая придает установке высокую устойчивость и направляющее усилие, обеспечивающее жесткость и точность при изготовлении буронабивных свай. Мачта коробчатого сечения выдерживает высокие задавливающие/ вытягивающие усилия и крутящие моменты. А благодаря возможности комплектации мачты дополнительными удлинителями, а также канатной системе вертикальной подачи рабочего инструмента по всей длине мачты достигается максимально возможная длина буронабивной сваи.

В собранном положении установка компактна, может легко перевозиться между площадками и быстро разворачиваться в рабочее положение.

Буровые машины немецкой фирмы BAUER Maschinen GmbH получили наибольшее распространение в мировой строительной отрасли благодаря своей производительности, мощности и надежности. Bauer Maschinen разрабатывает и производит оборудование для роторного бурения и для строительства по методу «стена в грунте», а также весь необходимый инструмент и работает на рынке самостоятельно с 2001 г. в рамках концерна BAUER (Мюнхен, Германия, основан в 1928 г.). Фирма поставляет две линейки роторных буровых машин в премиальной и стандартной комплектации. Премиальная линейка PremiumLine состоит из 11 базовых моделей и их модификаций с крутящим моментом от 125 до 468 кН.м. В стандартную линейку ValueLine входят 5 базовых моделей и модификации с крутящим моментом от 151 до 380 кН.м. У Bauer самый широкий модельный ряд.

Компания использует качественные комплектующие ведущих мировых брендов – Bosch-Rexroth, Zoelern, Caterpillar и т. д., которые в совокупности с передовой конструкторской школой создают превосходные машины. Роторные буровые машины BAUER способны работать с восемью технологиями бурения, куда входит бурение со штангой Келли, бурение с бесконечным полым шнеком, бурение с двойной головкой для малых диаметров, бурение с двойной головкой для большого диаметра, бурение с вытеснением, бурение со смешиванием.

Легкая коробчатая мачта, устойчивая к скручивающим нагрузкам, обеспечивает передачу вращающего момента по всей высоте. Мачта состоит из одной или двух частей и промежуточного профиля для удлинения. используют одно-, двух- или трехступенчатые приводы вращения. В системе наклона мачты применяют Н-образную и V-образную схемы. Н-образная кинематика обеспечивает отличную горизонтальную подвижность мачты для регулировки положения на месте бурения и простой перевод мачты в транспортное положение. V-образная схема реализована с помощью двух больших поддерживающих гидроцилиндров, обеспечивающих высокую жесткость кинематики (преимущественно при бурении твердой породы и при исполнении свайных стен). При транспортировке мачта наклоняется вперед.

Особенностью буровых машин BAUER также являются собственные гусеничные шасси с раздвижной гусеничной тележкой. Компания использует дизельные двигатели и насосные агрегаты ведущих поставщиков, которые в сочетании с современными гидросистемами с совмещением операций обеспечивают гидравлическую мощность, необходимую для одновременного привода нескольких исполнительных механизмов.

Буровая техника BAUER известна у нас еще и по машинам, выпускаемым совместным российско-германским предприятием ООО «БАУЭР Машины-Курган». Предприятие, созданное в 2005 г. на базе ЗАО «Курганстальмост», специализируется на крупноузловой сборке и реализации буровых установок МГБ12, МГБ24, а также многофункциональной самоходной установки МС32. Установки BAUER курганского производства адаптированы к условиям эксплуатации в северных регионах России. Для этого машины оборудованы системами отопления кабины при выключенном двигателе, электрическим подогревом АКБ, рабочей жидкости, топлива и охлаждающей жидкости, что позволяет эксплуатировать их при температуре до –40 °С для бурения вечномерзлых грунтов.

Буровая машина МГБ12 была разработана в начале нового столетия инженером-конструктором Вернером Хартхаузеном с учетом современных требований к оптимальному сочетанию массы машины и передаваемого на буровой инструмент крутящего момента, транспортных габаритов и адаптации к климатическим условиям. Эксплуатационная масса машины составляет около 34 т, максимальный крутящий момент – 125 кН.м. Двухконтурная система гидравлики бурения приводится двигателем Cat 3056 или Deutz TCD914 мощностью 129 кВт. Машина отличается оптимальным соотношением массы и крутящего момента и продуманной кинематикой. Мачта движется независимо в двух направлениях, основание мачты закреплено на раме, перемещающейся в горизонтальном направлении (ход 400 мм). Главная лебедка вмонтирована в корму, что улучшает развесовку машины. В стандартное оснащение входит «северный» пакет. Машина компактна и легко транспортируется, проста в обслуживании и ремонте, сервисная служба находится на территории РФ.

Машина МГБ24 построена с учетом аналогичных конструктивных принципов, при этом ее эксплуатационная масса около 60 т, а крутящий момент – 240 кН.м. Двухконтурная гидросистема бурения приводится двигателем Cat C7 мощностью 205 кВт.

В базовой комплектации машины МГБ12 и МГБ24 работают с такими технологиями, как бурение со штангой Келли, бурение бесконечным шнеком, бурение с вытеснением грунта. Поворотные платформы машин устанавливают на раздвижное гусеничное шасси производства итальянской фирмы TracMec.

Компания Junttan Oy (Куопио, Финляндия, основана в 1976 г.), специализирующаяся на самоходных сваебойных машинах, предлагает также многофункциональные модели PM26 и PM28, работающие как со сваебойным, так и с буровым оборудованием. Установка может быть оснащена непрерывным полым шнеком (CFA), оборудованием для бурения с обсадной трубой, оборудованием для бурения с теряемым наконечником.

Базовая гусеничная машина оснащена двигателем Cummins мощностью 388 кВт.

Принципиальное отличие машины РМ28 от РМ26 заключается в усиленной конструкции направляющей буровой мачты и в увеличенном противовесе. Эти изменения позволяют более полно использовать возможности машины. Максимальный вращающий момент у обеих моделей составляет 400 кН.м.

Преимущества техники Junttan обусловлены тем, что она изначально создавалась для жестких климатических и геологических условий. Плюс 30-летний опыт проектирования и производства.

* * *

Технологии бурения – это целый мир, который невозможно вместить в одну статью. Публикации о других технологиях и производителях мы продолжим в следующих номерах журнала.

os1.ru

её виды, способы бурения скважины и преимущества передвижной станции

До сих пор для многих существует проблема обеспечения себя автономным водоснабжением. Несмотря на довольно развитую структуру водопроводных сетей во многих регионах получить питьевую воду можно только при обустройстве собственного колодца или скважины. Копка колодца вручную — это трудоёмкая и невыполнимая задача. Скважина — это единственно приемлемый вариант решить проблему, а поможет в этом буровая установка, которая эффективно работает на любом грунте.

Особенности установок

Лучше, конечно же, привлечь профессионалов для изготовления колодца, но бурение установкой промышленного типа стоит довольно дорого, поэтому чаще приходится отказываться от такого варианта.

В этом случае применяются малогабаритные бурильные установки, которые вполне можно собрать самостоятельно. Трудно будет тем, кто первый раз сталкивается с таким видом работ. Для этого понадобятся хотя бы небольшие слесарные навыки. Конструкция, изготовленная своими руками, не только значительно сократит материальные затраты при разработке собственного колодца, но и окупится, если понадобится выполнять работы на соседних участках.

Скважина представляет собой сооружение в форме цилиндра, уходящее вглубь земли и укреплённое с помощью специального жёсткого каркаса. Изготовление таких конструкций выполняется установками для бурения, которые появились достаточно давно, так как применялись для добычи полезных ископаемых. Позже стали использоваться и для бурения водяных скважин. Функциональность буровых установок позволяет выполнять операции для различных целей:

1. Изготовление отверстий небольшого диаметра, которые используются для решения различных инженерных задач.
2. Бурение разведочных скважин. Выполняются они для получения сведений о состоянии грунта, водоносных горизонтах.
3. С целью поиска или добычи жидких или газообразных ископаемых, например, нефти.
4. Бурение скважин для воды.

Используются несложные механизмы для изготовления неглубоких отверстий. Существуют и их разновидности:

1. Трубчатый колодец. Это неглубокий ствол — до 12 м, который предназначен для разработки верхних водоносных горизонтов.
2. Скважина на песок. Колодец средней глубины — до 30 м. Срок эксплуатации такой системы около 15 лет, затем ствол может заилиться или забиться песком. Тогда нужно будет чистить его или бурить новый слой.
3. Артезианская скважина. Глубина ее может достигать 100 м и разрабатывается для нескольких частных домостроений, поэтому для изготовления отверстий применяются специальные технологии и механизмы. Срок службы таких источников воды доходит до 50 лет. Буровые установки наделены высокой мощностью и сложностью.

Разработка скважин — искусная работа, так как результат невозможно предсказать, а каждая конструкция уникальна.

Процесс заключается в следующем: в грунте нужно сделать глубокую и узкую шахту непосредственно к водоносному слою и установить в неё обсадную трубу, чтобы укрепить стенки выработки. Во время сооружения системы приходится извлекать достаточное количество грунта, причём он может быть разным: от крупных камней до песка, смешанного с водой.

Виды конструкций

Современные станции в газовой и нефтяной отрасли кардинально отличаются от устройств водяных скважин. Там мощный бур свободно проходит через мёрзлый грунт и скальные породы. К тому же способен функционировать под давлением на большой глубине. Поэтому в промышленных отраслях применяются стационарные платформы, в быту передвижные и самоходные буровые установки.

Изготовление скважин на воду в таком мощной технике не нуждается. Сегодня существует большое разнообразие малогабаритных буровых установок, в том числе и самостоятельного изготовления, для бурения колодцев для воды.

Многие из них наделены ручным приводом, но эффективность недостаточна для качественного выполнения работ. Их свободно можно использовать для бурения стволов небольшой глубины и по мягким почвам. Поэтому лучше отдать предпочтение установке с механическим приводом. Она обеспечит хорошую производительность и бурение глубоких скважин.

В зависимости от состояния почвы и требуемой глубины шахты, существует три вида мобильных установок:

1. Устройство для вращательного бурения. В конструкцию включён буровой шнек, который при вращении разрушает грунт. Такая техника предназначена для неглубокой разработки.
2. Установки для вращательно-ударного бурения. Процесс выполняется за счёт ударов по вращающемуся элементу. Разрушающим породу элементом является долото, усиленное режущими вставками. Приспособление такого вида может использоваться для изготовления скважин глубиной до 200 метров.
3. Станок для ударного бурения. Он выглядит в виде треугольного каркаса с прочным основанием. К нему крепится гибкий высокопрочный трос с байлером и стамеской, которые запускаются в шахту. Также удары могут наноситься по снаряду, установленному в забое. Байлер выхватывает породу из скважинного канала и поднимает её на поверхность. Хотя это трудозатратный метод, подобные конструкции легко устанавливаются и функционируют с высокой производительностью.

Установка для ударного бурения используется на мягких подвижных породах. На твёрдых грунтах способна заглубляться не более, чем на 100 метров.

Способы разработки скважин

Продолжительность рабочего процесса зависит от глубины водоносного горизонта. Иногда он пролегает на глубине 10 м, а порой скважину приходится углублять до нескольких десятков или даже сотен метров. Каждому методу соответствует определённая установка. Всего четыре способа бурения:

1. Роторный. Используется принцип вращения: ротор обеспечивает вращение бура. Внутрь бура доставляется вода (бурильный раствор). Она выносит наружу шлам (раздробленную породу), а бур при этом остаётся в колодце. Его постепенно наращивают, устанавливая дополнительные штанги. Существуют ещё роторные установки «сухого» бурения, работающие без растворов. Такие механизмы требуют больших усилий, а скорость бурения гораздо ниже. Роторные станки применяются на малую и среднюю глубину — не более 50 метров.
2. Шнековый. Внедрение в почву происходит за счёт шнека — штанги с расположенными винтом лопастями. Вручную можно пробурить всего лишь на два метра, например, под фундамент на сваях. Но чтобы пройти твёрдый слой глины или плотного песка необходимо приложить большое усилие. В этом случае понадобится двигатель с большим вращающимся моментом — ротор. Шнек разрыхляет грунт и выводит его наружу. На податливом грунте используются обычные буры, на твёрдом — буры с резцами, на каменистом шнековые установки бесполезны.
3. Ударно-канатный. Этот способ применяют для бурения колодцев до 300 метров. Тяжёлый груз бросают в скважину на канате. Груз состоит из таких составляющих, как долото, штанга, замок. Падая с высоты, он дробит грунт, после чего его поднимают и снова бросают. Процесс повторяется, пока ствол не достигнет требуемой длины.
4. Ударно-вращательный. Применяется для бурения шахт на глубину от 600 м и глубже. В этом случае используются телескопические ударные штанги, а также бентонитовая глина, благодаря которой укрепляются стенки шахты. Таким методом разрабатываются не только скважины для воды, но и для добычи нефти. Процесс работы обеспечивают передвижные агрегаты, расположенные на тракторе или грузовике.

Пользуясь ударно-вращательной установкой, тратится гораздо меньше физических сил. Однако конструкция довольно сложная и требует определённых затрат, так как некоторые детали нужно будет покупать или изготавливать под заказ.

Бурение с промывкой

Это наиболее эффективный способ разработки скважины глубиной до 35 м, обеспечивающий скорость проходки до 12 м/ч. Этот показатель значительно превышает производительность других методов. Процесс включает в себя прямую и обратную промывку скважины:

1. При прямой промывке раствор поступает в скважину для вымывания грунта и выброса его на поверхность.
2. При обратной раствор также подаётся в ствол, но затем выполняется откачка грунтовой массы при помощи насоса.

Вязкий промывочный раствор, кроме охлаждения режущих элементов и очистки скважины от пород, выполняет ещё одну функцию — укрепляет стенки скважины, препятствуя их обрушению, даже если разрабатываются песчаные или глинистые почвы.

Преимущества малогабаритных станков

Портативные буровые установки для бурения скважин используются для разработки колодцев до 200 метров. Такие конструкции имеют малый вес, они легко собираются, разбираются, а также транспортируются. Некоторые из них можно перевозить в прицепе или багажнике автомобиля.

Ещё одним достоинством такого вида оборудования является то, что к рабочему месту её можно доставить вручную и нет необходимости организовывать удобный подъезд. Такие конструкции часто называют переносными. Следовательно разработка скважины выполняется в любых местах, где невозможен въезд тяжёлой техники.

Функционируют переносные устройства для бурения чаще от электрической сети в 220 В. Но есть такие модели, которым необходимо питание 380 В. Они применяются гораздо реже из-за того, что не везде имеется такое питание.

Бурение малогабаритной установкой обходится гораздо дешевле, чем другими видами агрегатов. Сейчас они очень востребованы, благодаря простому и доступному способу применения. Множество фирм предлагают свои услуги по разработке скважин, используя как отечественные, так и заграничные модели. Производство выпускает большое количество разновидностей установок и в продаже можно подобрать относительно недорогое оборудование для водоносных скважин.

Одним из основных недостатков малогабаритной установки является невысокая средняя мощность. Поэтому рабочий процесс будет более длительным по сравнению с крупногабаритной техникой. К тому же производительность установки значительно падает на глиняных и скалистых почвах.

Нужно учитывать, что все качества малогабаритных конструкций: положительные и отрицательные достаточно условны, и рассматривать их следует в соответствии с конкретными целями и условиями эксплуатации. Конструкция у них довольно простая и понятная, но характеристики абсолютно разные: производительность, метод бурения, срок службы, стоимость. Поэтому разработку скважины лучше поручить настоящим профессионалам, ведь процесс бурения имеет множество тонкостей и сложностей, в которых трудно сразу разобраться.

proagregat.com

Буровая установка своими руками: ударно-канатная, роторная, шнековая

Бурить скважины чаще всего требуется при устройстве скважины на воду, но и кроме того периодически такие работы нужны: установить металлические столбы под забор (беседку, перголу), создать поле для сбора тепла из земли при устройстве теплового насоса земля-воздух, при устройстве столбчатого фундамента и многих других строительных работах. Облегчит и значительно ускорит процессы малогабаритная буровая установка. Имея некоторый навык сварки, ее можно сделать своими руками. 

Самодельная буровая установка

Виды самодельных буровых установок

Содержание статьи

Для самостоятельного бурения скважин (на воду и не только) требуется хоть небольшая буровая установка. Глубина скважин редко бывает меньше 20 метров и без применения хоть простейших механизмов обойтись очень сложно. Если говорить о техниках бурения и типах бутовых установок, то сделать своими руками можно следующие буровые:

• Ударно-канатную установку. Принцип работы этого типа оборудования основан на силе тяжести. На какой-то высоте закрепляют тяжелый буровой снаряд в заточенными краями — стакан или желонку. Его «роняют» несколько десятков раз. Каждый раз снаряд прорезает некоторую часть грунта, а порода застревает внутри полого снаряда (для сыпучих грунтов они снабжаются клапанами). Стакан вынимается из скважины, грунт удаляется. Далее процесс продолжается до тех пор, пока скважина не достигнет требуемой глубины. Для самостоятельного исполнения подобные устройства — самые простые. В наиболее бюджетном варианте это некая станина, позволяющая закрепить блок над скважиной. Через блок перекинут длинный трос с привязанной желонкой. За трос можно дергать «вручную», а можно установить мотор-редуктор с барабаном.

  Одна из ударно-бурильных установок

• Шнековая буровая установка. Углубление в грунт происходит при помощи шнека — стержня с наваренными винтом лопастями. Шнеком можно вручную пробурить скважины в пару метров — под свайный фундамент, например. Для прохождения плотных слоев типа глины или плотных песков, требуется солидное усилие. Поэтому требуется двигатель с большим вращающим моментом, а они работают от 380 В. И то, шнековые установки практически бесполезных на каменистых грунтах. И все равно — просто это небольшой камень типа щебня или скальные породы — шнек их не пройдет.

  Шнековая буровая установка

• Роторное бурение. Используется тоже принцип вращения, но внутрь бура подается бурильный раствор (вода). Это эффективный способ — вода выносит на поверхность шлам (раздробленную породу), и бур очень редко вынимают на поверхность. Его только сверху постоянно наращивают, устанавливая дополнительные штанги. Есть роторные установки «сухого» бурения — без растворов, но они требуют больших усилий, скорость бурения при этом намного ниже. Поэтому такие установки делают и используют редко.
• 

  Роторная буровая установка

Выбор типа буровой установки для изготовления ее своими руками зависит от геологии местности, где будут бурить, влияет также глубина залегания водоносных слоев. Наиболее универсальный метод — ударно-канатный. Хорошо проходят разные грунты при помощи роторного оборудования с использованием воды (этот способ называют еще гидробурение). Для разных типов грунтов используют разной формы долота, а измельченный грунт вымывается на поверхность водой.

Самый «капризный» по грунтам шнековый бур, зато он неплохо справляется с вязкими грунтами — глинами, суглинками, но с валунами и каменистым грунтом он застревает.

Методы очистки воды из колодца или скважины описаны тут.

Виды самодельных канатно-ударных бурильных установок

При изготовлении буровой установки под канатно-ударное бурение есть два важных элемента: станина и стакан (патрон, желонка). Для самого простого варианта можно сделать станину из трех-четырех труб, которые соединяются над местом, где будет проходить бурение. Там крепят блок, через него перекидывают гибкий стальной трос. На конце троса привязан бурильный снаряд. Вот и вся конструкция. Приводится в действие эта «установка» мышечной силой — за трос тянут, потом резко опускают. Снаряд понемногу углубляется.

Наиболее простые конструкции

Для снижения физических нагрузок устанавливают лебедку, для еще большей автоматизации — мотор с редуктором, вращающим вал лебедки. При этом важно придумать систему, которая позволит освобождать вал лебедки и сбрасывать желонку.

Рама-тренога не всегда удобна — она требует большой площади. Причем для устойчивости «ноги» должны находится на равном расстоянии от центра. Не помешают также перемычки между всеми опорами. Вот в этом случае буровая установка будет стоять надежно. Есть еще один вариант рамы — в виде буквы «Н» с телескопическими штангами (на фото ниже).

Сделанная своими руками мини буровая установка

Вертикальная стойка тоже телескопическая. Она позволяет менять высоту, с которой сбрасывается снаряд. В остальном комплектация такая же.

Станина для малой буровой установки вид сбоку

Как работает буровая установка ударно-канатного бурения, сделанная своими руками из подручных материалов, смотрите в видео. Такую конструкцию точно повторить несложно.

Подробнее о том, как пробить и обустроить скважину для воды описано тут.

Как сделать установку для роторного бурения

Буровая гидравлическая установка должна иметь станину, которая позволяет передвигать вверх/вниз мотор, к которому через вертлюг подсоединяют бур. Также через вертлюг внутрь колонны поддается вода.

Принципы построения бурилки

При изготовлении буровой установки своими руками, рекомендован такой порядок действий:

• Сначала должны быть вертлюг и штанги. Если вы не квалифицированный токарь или у вас нет такого на примете, то эти детали лучше купить. При их изготовлении требуется высокая точность, что можно достичь при высокой квалификации. Причем резьба на вертлюге и штангах должна быть одинаковой, или потребуется переходник. Резьба на штангах лучше — трапеция, так как потом конусную мало кто из токарей может сделать.
• Купить мотор-редуктор. Если питание будет от 220 в, то характеристики его такие: мощность 2,2 кВт, оборотов — 60-70 в минуту (лучшие : 3МП 31,5 или 3МП 40 или 3МП 50). Более мощные поставить можно только при условии наличия питания в 380 В, да и более мощные редко нужны.
• Покупаете лебедку, может быть ручной или электрической. Грузоподъемность желательно не менее 1 тонны (если есть возможность, лучше — больше).
• Когда все эти составляющие имеются на руках, можно варить каркас и делать бур. Ведь все это оборудование крепится на него, а виды крепления могут быть разными, угадать невозможно.

  Самодельная буровая установка

Рама мини-буровой установки состоит из трех частей:

• горизонтальной платформы;
• вертикальной рамы;
• подвижной рамы (каретка), на которой закреплен мотор.

Основа варится из толстостенной трубы — толщина стенки 4 мм, минимум — 3,5 мм. Лучше — из профилированной сечением 40*40 мм, 50*50 мм или около того, но подойдет и круглая. При изготовлении рамы малой буровой установки точность неважна. Важно соблюдать геометрию: вертикальность и горизонтальность, одинаковые углы наклона, если это необходимо. А размеры «подгоняются» по факту. Сначала варится нижняя рама, измеряется. Под имеющиеся размеры изготавливается вертикальная рама, а по ее размерам — каретка.

Простой форты бур можно сделать самостоятельно — их варят из обычной стали (чертеж на фото ниже). Если брать высоколегированную сталь, ее сложно приварить к штангам. Для сложных и каменистых грунтов лучше купить бур в специализированной кампании — они имеют сложную форму, есть много разных видов.

Чертеж бура на 159 мм

Чтобы работать было проще, подключают два пульта с возможностью реверсного хода. Один ставят на мотор, второй на лебедку. Вот, собственно, и все.

В конструкции буровой установки роторного или шнекового бурения главное — вертлюг, но его изготовить без опыта нереально. Для тех, кто хочет сделать его самостоятельно, выложим фото и его чертеж.

Устройство вертлюга для бутовой установки

Чертеж вертлюга для малогабаритной буровой установки

Как провести воду от скважины к дому читайте тут. 

Простейшая установка для шнекового бурения

Если водоносные слои неглубоко, грунты мягкие, можно обойтись механической буровой установкой со шнеком. Это та же тренога или любая другая рама с блоком через который перекинут трос. Только вместо желонки или бурового стакана к тросу привязан шнек. В верхней его части имеется перекладина, при помощи которой его проворачивают.

Ручная буровая установка со шнеком

Для облегчения процесса желательно наличие лебедки или хотя-бы ворота (по типу колодезного). Но можно сделать роторную бурилку, похожую на описанную выше. Изменится только строение вертлюга — он нужен без отвода под подачу воды. Работа одной из бурильных установок, собранной мастеровым человеком своими руками, из подручных материалов — на следующем видео. Можно рассмотреть и особенности конструкции.

И последний момент — видео о том, как сделать шнек для буровой установки своими руками.

stroychik.ru

Буровая установка своими руками: ударно-канатная, роторная, шнековая

Бурить скважины чаще всего требуется при устройстве скважины на воду, но и кроме того периодически такие работы нужны: установить металлические столбы под забор (беседку, перголу), создать поле для сбора тепла из земли при устройстве теплового насоса земля-воздух, при устройстве столбчатого фундамента и многих других строительных работах. Облегчит и значительно ускорит процессы малогабаритная буровая установка. Имея некоторый навык сварки, ее можно сделать своими руками. 

Самодельная буровая установка

Виды самодельных буровых установок

Для самостоятельного бурения скважин (на воду и не только) требуется хоть небольшая буровая установка. Глубина скважин редко бывает меньше 20 метров и без применения хоть простейших механизмов обойтись очень сложно. Если говорить о техниках бурения и типах бутовых установок, то сделать своими руками можно следующие буровые:

• Ударно-канатную установку. Принцип работы этого типа оборудования основан на силе тяжести. На какой-то высоте закрепляют тяжелый буровой снаряд в заточенными краями — стакан или желонку. Его «роняют» несколько десятков раз. Каждый раз снаряд прорезает некоторую часть грунта, а порода застревает внутри полого снаряда (для сыпучих грунтов они снабжаются клапанами). Стакан вынимается из скважины, грунт удаляется. Далее процесс продолжается до тех пор, пока скважина не достигнет требуемой глубины. Для самостоятельного исполнения подобные устройства — самые простые. В наиболее бюджетном варианте это некая станина, позволяющая закрепить блок над скважиной. Через блок перекинут длинный трос с привязанной желонкой. За трос можно дергать «вручную», а можно установить мотор-редуктор с барабаном.

  Одна из ударно-бурильных установок

• Шнековая буровая установка. Углубление в грунт происходит при помощи шнека — стержня с наваренными винтом лопастями. Шнеком можно вручную пробурить скважины в пару метров — под свайный фундамент, например. Для прохождения плотных слоев типа глины или плотных песков, требуется солидное усилие. Поэтому требуется двигатель с большим вращающим моментом, а они работают от 380 В. И то, шнековые установки практически бесполезных на каменистых грунтах. И все равно — просто это небольшой камень типа щебня или скальные породы — шнек их не пройдет.

  Шнековая буровая установка

• Роторное бурение. Используется тоже принцип вращения, но внутрь бура подается бурильный раствор (вода). Это эффективный способ — вода выносит на поверхность шлам (раздробленную породу), и бур очень редко вынимают на поверхность. Его только сверху постоянно наращивают, устанавливая дополнительные штанги. Есть роторные установки «сухого» бурения — без растворов, но они требуют больших усилий, скорость бурения при этом намного ниже. Поэтому такие установки делают и используют редко.

• Роторная буровая установка

Выбор типа буровой установки для изготовления ее своими руками зависит от геологии местности, где будут бурить, влияет также глубина залегания водоносных слоев. Наиболее универсальный метод — ударно-канатный. Хорошо проходят разные грунты при помощи роторного оборудования с использованием воды (этот способ называют еще гидробурение). Для разных типов грунтов используют разной формы долота, а измельченный грунт вымывается на поверхность водой.

Самый «капризный» по грунтам шнековый бур, зато он неплохо справляется с вязкими грунтами — глинами, суглинками, но с валунами и каменистым грунтом он застревает.

Методы очистки воды из колодца или скважины описаны тут.

Виды самодельных канатно-ударных бурильных установок

При изготовлении буровой установки под канатно-ударное бурение есть два важных элемента: станина и стакан (патрон, желонка). Для самого простого варианта можно сделать станину из трех-четырех труб, которые соединяются над местом, где будет проходить бурение. Там крепят блок, через него перекидывают гибкий стальной трос. На конце троса привязан бурильный снаряд. Вот и вся конструкция. Приводится в действие эта «установка» мышечной силой — за трос тянут, потом резко опускают. Снаряд понемногу углубляется.

Наиболее простые конструкции

Для снижения физических нагрузок устанавливают лебедку, для еще большей автоматизации — мотор с редуктором, вращающим вал лебедки. При этом важно придумать систему, которая позволит освобождать вал лебедки и сбрасывать желонку.

Рама-тренога не всегда удобна — она требует большой площади. Причем для устойчивости «ноги» должны находится на равном расстоянии от центра. Не помешают также перемычки между всеми опорами. Вот в этом случае буровая установка будет стоять надежно. Есть еще один вариант рамы — в виде буквы «Н» с телескопическими штангами (на фото ниже).

Сделанная своими руками мини буровая установка

Вертикальная стойка тоже телескопическая. Она позволяет менять высоту, с которой сбрасывается снаряд. В остальном комплектация такая же.

Станина для малой буровой установки вид сбоку

Как работает буровая установка ударно-канатного бурения, сделанная своими руками из подручных материалов, смотрите в видео. Такую конструкцию точно повторить несложно.

Подробнее о том, как пробить и обустроить скважину для воды описано тут.

Как сделать установку для роторного бурения

Буровая гидравлическая установка должна иметь станину, которая позволяет передвигать вверх/вниз мотор, к которому через вертлюг подсоединяют бур. Также через вертлюг внутрь колонны поддается вода.

Принципы построения бурилки

При изготовлении буровой установки своими руками, рекомендован такой порядок действий:

Рама мини-буровой установки состоит из трех частей:

• горизонтальной платформы;
• вертикальной рамы;
• подвижной рамы (каретка), на которой закреплен мотор.

Основа варится из толстостенной трубы — толщина стенки 4 мм, минимум — 3,5 мм. Лучше — из профилированной сечением 40*40 мм, 50*50 мм или около того, но подойдет и круглая. При изготовлении рамы малой буровой установки точность неважна. Важно соблюдать геометрию: вертикальность и горизонтальность, одинаковые углы наклона, если это необходимо. А размеры «подгоняются» по факту. Сначала варится нижняя рама, измеряется. Под имеющиеся размеры изготавливается вертикальная рама, а по ее размерам — каретка.

Простой форты бур можно сделать самостоятельно — их варят из обычной стали (чертеж на фото ниже). Если брать высоколегированную сталь, ее сложно приварить к штангам. Для сложных и каменистых грунтов лучше купить бур в специализированной кампании — они имеют сложную форму, есть много разных видов.

Чертеж бура на 159 мм

Чтобы работать было проще, подключают два пульта с возможностью реверсного хода. Один ставят на мотор, второй на лебедку. Вот, собственно, и все.

В конструкции буровой установки роторного или шнекового бурения главное — вертлюг, но его изготовить без опыта нереально. Для тех, кто хочет сделать его самостоятельно, выложим фото и его чертеж.

Устройство вертлюга для бутовой установки

Чертеж вертлюга для малогабаритной буровой установки

Как провести воду от скважины к дому читайте тут. 

Простейшая установка для шнекового бурения

Если водоносные слои неглубоко, грунты мягкие, можно обойтись механической буровой установкой со шнеком. Это та же тренога или любая другая рама с блоком через который перекинут трос. Только вместо желонки или бурового стакана к тросу привязан шнек. В верхней его части имеется перекладина, при помощи которой его проворачивают.

Ручная буровая установка со шнеком

Для облегчения процесса желательно наличие лебедки или хотя-бы ворота (по типу колодезного). Но можно сделать роторную бурилку, похожую на описанную выше. Изменится только строение вертлюга — он нужен без отвода под подачу воды. Работа одной из бурильных установок, собранной мастеровым человеком своими руками, из подручных материалов — на следующем видео. Можно рассмотреть и особенности конструкции.

И последний момент — видео о том, как сделать шнек для буровой установки своими руками.

openfile.ru

Роторное бурение скважин – способы и технология

Роторное бурение скважин представляет собой один из видов вращательного бурения. Суть заключается в том, что породоразрушающий инструмент, расположенный внутри скважины, приводится в действие за счет электродвигателя или газотурбинного оборудования.

Роторное бурение наиболее распространенный метод, так как достаточно эффективен и прост в применении. Чаще всего он используется для бурения разведочных и эксплуатационных нефтяных скважин, однако, за счет компактности, применяется и для создания скважин с водой на частных участках

Технология роторного бурения впервые была применена в США в начале 1880-х годов, и с тех пор претерпевала незначительные изменения, положительно сказавшихся на её эффективности. В частности, совершенствовались породоразрушающие инструменты, изобретались новые промывочные жидкости, повышалась прочность отдельных элементов. Кроме того, совершенствовалась и сама технология бурения, за счет чего данный метод и является сейчас одним из основных способов создания забоя и почти полностью заменил стандартный ударный метод. Обо всем, что нужно знать о роторном способе бурения – далее в статье.

Оборудование для роторного бурения скважин

Несмотря на кажущуюся простоту, нефтяная, газовая или любая другая скважина требует довольно внушительного списка оборудования. Без любой из этих частей работа установки невозможна. В перечень элементов, необходимых для осуществления роторного бурения, входит:

• вышка;
• буровая установка;
• ротор;
• буровые поршневые насосы;
• вертлюг;
• талевая система;
• система очистки жидкостью.

Вертлюг – это элемент, через который промывочная жидкость попадает в колонну. Он подвешен на один крюк талевой системы. Кроме этого, в неё входит кроноблок и блок.

Система очистки промывочной жидкостью также состоит из ряда элементов:

• вибросита;
• желоба;
• гидроциклонов

Роторный способ бурения скважин часто требует мобильности конструкции, поэтому её часто размещают на специальных платформах.

Роторное бурение скважин: плюсы и минусы

Бурение скважин роторным методом очень распространенно. Он имеет огромное количество преимуществ перед стандартным ударным способом:

1. Скорость. Бурение роторным способом производится значительно быстрее ударного.
2. Универсальность. Спектр применения метода гораздо шире, так как за счет применения различных долот можно работать с разными видами грунтов.
3. Размер. Вся установка занимает относительно немного места в отличие от конструкций для ударного метода.
4. Мобильность. За счет малых габаритов, установку можно разместить на подвижной платформе.

Вращательное роторное бурение скважин, тем не менее, имеет и некоторые ограничения.

Так, в зависимости от грунта и пород, следует подбирать соответствующие долота.

Наличие очень твердых объектов на пути пролегания скважины может стать помехой, если не использовать специальное породоразрушающее оборудование.

Кроме этого, проблему представляет:

1. Глинистый раствор. Он нередко вызывает проблемы при исследовании пластов, а также не всегда является рентабельным в некоторых случаях.
2. Невозможность работы в зимнее время. Промерзлый грунт является серьезным препятствием для бурения роторным способом.
3. Мощность установки. Она напрямую зависит от ротора, который является уязвимым элементом системы.

В условиях промерзлых почв, предпочтительным вариантом является ударная методика. Разумеется, нефтяная или любая другая скважина будет буриться дольше, однако в итоге желаемый результат будет получен.

Принцип осуществления роторного бурения скважин

Несмотря на кажущуюся простоту технологии, принцип работы роторного оборудования довольно сложен. Сам ротор приводится в действие за счет приводного вала, который передает вращение от электродвигателя. Иногда используется двигатель внутреннего сгорания.

Само вращение принимают ведущие вкладыши ведущих вкладышей. Их сечение полностью аналогично сечению верхней рабочей трубы, которое по своей форме может быть абсолютно разным.

Основой для бурильной колонны являются специальные трубы. Именно между ними и породоразрушающим инструментом монтируются УБТ – утяжелённые бурильные трубы. За счет их огромного веса на долото оказывается достаточная для эффективной работы нагрузка.

Верхняя часть рабочей трубы подсоединяется к вертлюгу. По этой системе подается промывочная жидкость, которая попадает на забой через насадки долота – она нужна для поддержания работоспособности всей роторной бурильной установки.

Подъем или спуск обеспечивают свечи – несколько бурильных труб с длиной от 25 до 50 метров. Под действием нагрузки, которую обеспечивают утяжеленные бурильные трубы, долото и разрушает породу. За счет регулярно поступающей жидкости инструмент охлаждается, а параллельно с этим забой прочищается от шлама. Жидкость используют повторно после её очистки.

Обсадные трубы

Разумеется, нельзя просто пробурить скважину и оставить её без малейших укрепляющих конструкций. Грунт – довольно неустойчивая субстанция, способная менять свое положение. Именно поэтому риск обрушения забоя довольно велик.

Чтобы этого не произошло, на некотором расстоянии от поверхности в бурении делается перерыв, во время которого устанавливается обсадная колонна. За счет неё исключается осыпание стенок или же завала пробуренного пути, а также препятствует проникновению воды. Самая первая колонна часто называется кондуктором и она позволяет осуществить перекрытие неустойчивых пород, тем самым придавая надежности пробуренной скважины.

Как правило, такую колону ставят не ранее отметки 30 м, и не позже отметки 600 м. Если скважина нефтяная, то обсадные конструкции устанавливаются с как можно меньшим расстоянием до поверхности.

Роторный способ бурения применяется для многих типов грунта, потому, при установке колон приходится ориентироваться на текущие геологические условия. Так, иногда возникает необходимость использовать сразу нескольких обсадных колон для повышения надежности забоя. Чем меньше диаметр трубы, тем глубже она опускается. Очевидно, что самая небольшая по диаметру будет находиться глубже всех остальных.

Наиболее глубокая колонна – эксплуатационная, перфорируется снизу. Через эти отверстия нефтяная, газовая или водяная масса в неё и поступает.

Промывочная жидкость в буровых роторных работах

Бурение скважин вращательным роторным способом можно сделать эффективнее, если использовать подходящий метод промывки. На данный момент в качестве жидкости применяются:

• полимерные растворы;
• аэрированные растворы;
• нефтяные эмульсии;
• вода.

Также применяется продувка воздухом. В случае, если работы планируются на участках с низким пластовым давлением, используется специальный газ.

С помощью промывки забой не только избавляется от лишних примесей, осыпавшихся пород и крупных предметов.

Роторное бурение скважин – это довольно трудоемкий процесс, требующий учета многих факторов. Тем не менее, он является одним из самых эффективных методов и широко применяется в самых разных условиях.

Роторная буровая установка

Читайте также:

snkoil.com

Буровая установка – Техническая библиотека Neftegaz.RU

Буровые установки для разработки и разведки нефтяных и газовых месторождений в общем виде включают в себя:

– Спускоподъемное оборудование (кронблок, лебедка, крюкоблок)

– Циркуляционное оборудование (буровые насосы, вертлюги, емкости, манифольды)

– Буровые сооружения (буровые вышки, мостики, основания вышки, стеллажи)

– Противовыбросное оборудование

– Оборудование для приготовления буровых растворов (шламовые насосы, гидроворонки, гидромешалки)

– Силовое оборудования для привода лебедки, буровых насосов, ротора (дизельные двигатели, электрические двигатели)

Все буровые установки комплектуются приводом главных механизмов (дизельный с механической трансмиссией или электрический с цифровой системой плавного регулирования)

В некоторых случаях возможна комплектация независимым приводом ротора

Кинетическая основа буровой установки – подъемный механизм
Подъемный механизм запускается при возникновении динамической нагрузки.
Динамические нагрузки возникают при спускоподъемных операциях вследствие действия ускорения или замедления, а также упругих колебаний, создаваемых во время переходных процессов.

В качестве источников динамических нагрузок выступают толчки и удары, возникающие при подхвате колонны труб и переходах талевого каната на последующий слой навивки. Динамической нагрузке также могут способствовать зазоры и монтажные смещения в сочленениях узлов и деталей подъемного механизма и его привода.

Применение буровых установок

Буровые установки применяются:

1. Для бурения неглубоких скважин (до 25м) и скважин небольшого диаметра(76-219 мм) при сейсморазведке.
2. Для бурения скважин средней глубины (до 600м) – структурных и поисковых скважин на твердые полезные ископаемые
3. Для бурения глубоких скважин (до 6000м). Добыча нефти и газа, а так же для разведки новых нефтяных и газовых месторождений.
4. Сверхглубокое бурение скважин (до 15000м) для добычи нефти и газа и разработки новых месторождений.
5. Бурение скважин на воду.
6. Капитальный ремонт нефтегазовых скважин.
7. Испытания скважин на нефть и газ.

По функциональному назначению буровые установки делятся на:

1. установки для инженерно-геологических изысканий
2. установки для добычи воды, работ по водопонижению и геотермальному теплоснабжению, для различных гидрогеологических работ
3. установки для строительных работ (бурение под свайные и микросвайные основания, для установки анкеров)
4. установки для геологоразведочных работ
5. установки для сейсморазведочных работ
6. установки для сооружения опор ЛЭП

Конструкция буровых установок

Исполнительные органы (главные) – лебедка, ротор, вышка, талевая система, вертлюг, буровой насос, циркуляционная система.

Энергетические органы – дизельные двигатели, электродвигатели, приводы, силовая гидросистема, пневмо-гидросистема

Вспомогательные органы -механизмы передвижения, вспомогательная лебедка, металлоконструкции, системы освещения, системы водоснабжения, системы отопления, системы вентиляции и др.

Органы информации – контроль параметров бурения

Органы управления

Буровая вышка

Буровая вышка – это ключевой узел в оборудовании буровых установок. Выполняет следующие функции:

1. Поддержание бурильной колонны на талевой системе при бурении с разгрузкой.
2. Спуско-подъемные опреации с обсадными и бурильными трубами

3. Размещение талевой системы и средств механизации спускоподъёмных операций, в частности механизмов АСП, КМСП или платформы верхового рабочего, устройства экстренной эвакуации верхового рабочего, системы верхнего привода и вспомогательного оборудования.

1. Размещение бурильных труб

Классификация буровых вышек

Буровые вышки классифицируются:

По назначению – для капитального ремонта скважин и соответствующих агрегатов, для морских буровых установок, для передвижных буровых установок, для стационарных буровых установок.

По конструкции – мачтовые, башенные.

Буровые лафеты

Буровые лафеты – навесное буровое оборудование. Составляющая буровых установок. Лафеты устанавливают на экскаваторы и гидравлические экскаваторы. Общая масса – от 10 тонн. Буровой лафет обычно состоит из ходового механизма с гусеничным двигателем встроенного гидравлического механизма для тяги (подачи вперед) и бурового функционирования.

Навесные буровые лафеты применяют при работах по частичному упрочнению грунтов, бурении пневмоударником, или при отборе керна, а так же для бурения скважин под сваи, для сооружения скважин на воду и для анкерного бурения.

Роторы

Роторы предназначены для вращения бурильного инструмента и поддержания колонны бурильных труб при бурении скважин.

Лебедки – основной механизм спускоподъемного комплекса буровой установки. Предназначены для выполнения следующих операций:

Спуск и подъем обсадных труб и буровых труб

Передача вращения ротору

Подача инструмента на забой

neftegaz.ru