Станки глубокого бурения
Строительные машины и оборудование, справочник
Категория:
Машины для строительства дорожных покрытий
Публикация:
Станки глубокого бурения
Читать далее:
Буровой снаряд
Станки глубокого бурения
Для бурения вертикальных скважин диаметром от 75 до 300 мм, глубиной от 4 до 35 ж и более применяются станки ударно-канатного бурения.
Сущность ударно-канатного бурения состоит в том, что буровой снаряд весом в 500—3000 кг и более, прикрепленный к канату, падает с высоты на забой скважины, наносит удар по породе и раздробляет ее. Поворачиваясь после каждого удара на некоторый угол, буровой снаряд, кроме того, также скалывает породу.
Станок канатно-ударного бурения (рис. 1) имеет следующие основные части: раму, мачту, механическую часть с системой передачи, буровой снаряд и силовое оборудование.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
Рама сварной конструкции установлена на тележке с гусеничным ходом и опирается во время работы на три домкрата (два задних и один передний).
Механическую часть станка составляют: механизм подъема и спуска бурового снаряда, долбежный механизм, желоночный барабан и ходовой механизм.
Как видно из схемы (рис. 1, а), к одному концу рабочего каната подвешивают буровой снаряд. Рабочий канат перебрасывают через блок, закрепленный на головке мачты, пропускают под оттяжной блок, перекидывают через направляющий блок и вторым концом закрепляют на подъемном барабане. Оттяжной блок укреплен на свободно перемещающемся конце рычага (балансира), второй конец которого закреплен на неподвижной оси с направляющим блоком. Свободный конец балансира при помощи двигателя станка через систему передач приводится в качательное движение около неподвижной оси, вследствие чего оттяжной блок то опускается вниз, то поднимается вверх. При крайнем верхнем положении оттяжного блока буровой снаряд находится в забое скважины. При перемещении оттяжного блока в крайнее нижнее положение канат оттягивается вниз, а буровой снаряд приподнимается над забоем скважины на высоту, равную высоте опускания оттяжного блока.
Рис. 1. Станок ударно-канатного бурения:
а — схема запасовки канатов; 6 — станок; 1 — ременная передача; 2— шкив двигателя станка; 3 и 14 — рабочий канат; 4 — направляющий блок; 5 и 24 — рабочий барабан; 6 и 27 — балансир; 7— оттяжной блок; 8 и 13 — мачта станка; 9 и 12 — головка мачты; 10—желонка; 11 и 17 — буровой снаряд; 15 — желоночный канат; 16 — шатун; 18 — рычаги управления; 19 — механизм для свинчивания и развинчивания бурового снаряда; 20 — площадка; 21 — установочные домкраты; 22 — ходовое оборудование; 23 — двигатель; 25 — желоночный барабан; 26 — баланспрная шестерня
Рекламные предложения:
Читать далее: Буровой снарядКатегория: – Машины для строительства дорожных покрытий
Главная → Справочник → Статьи → Форум
1.
2. Станки ударно-канатного бурения.Станки ударно-канатного бурения широко применяются для бурения разведочных скважин на россыпях по породам любой крепости на глубину до 300 м. На карьерах при бурении крепких горных пород их вытеснили станки ударно-вращательного бурения погружными пневмоударниками и станки шарошечного бурения. Основной недостаток ударно-канатных станков – малая частота ударов (40 – 50 в минуту), ограничивающая их производительность. Увеличить частоту ударов невозможно, так как продолжительность падения бурового снаряда зависит от высоты его подъема, ускорения свободного падения и сопротивления шлама.
Таблица 1.2.
Техническая характеристика станков ударно-канатного бурения
(завод-изготовитель – Оротуканский завод горного оборудования)
Показатели | Марка станка | ||
БУ-20-3 | БУ-20-2УШ | УКС-22М | |
Наибольшая глубина бурения, м | 250 | 300 | |
Наибольший диаметр бурения, мм | 250 | 400 | 600 |
Высота подъема бурового снаряда над забоем, мм: Наибольшая | 1000 | 720 | 1000 |
Наименьшая | 700 | 520 | 350 |
Способ передвижения | Самоходный на гусеницах | Прицеп | |
Масса станка без канатов и бурового снаряда, т | 12,5 | 11,4 | 7,6 |
Станок
ударно-канатного бурения (см.
рис.1.6.)
содержит рабочий буровой инструмент
1, закрепленный на канате 2. Канат огибает
головной блок 3, оттяжной блок 4,
направляющий блок 5 и намотан на барабан
лебедки 6. Оттяжной блок 4 установлен на
балансире 7. Вращение от главного вала
8 станка передается кривошипу 9. Палец
10 кривошипа шарнирно соединен с шатуном
11, на другом конце которого шарнирно
закреплен балансир 7.
При вращении кривошипа шатун 11 передвигает оттяжной блок 4 по дуге, радиус которой равен длине балансира 7. При нижнем положении пальца 10 кривошипа 9 и оттяжного блока 4 долото будет приподнято над забоем. При перемещении пальца кривошипа и оттяжного блока в верхнее положение долото в конце хода ударится о забой. Во время подъема происходит поворот бурового инструмента на некоторый угол за счет раскручивания каната, что обеспечивает получение скважины круглого сечения.
Рис. 1.6. Схема станка ударно-канатного бурения.
1 – буровой инструмент; 2 – канат; 3 – головной блок; 4 – оттяжной блок;
5 – направляющий блок; 6 – барабан лебедки; 7 – балансир; 8 – главный вал; 9 – кривошип; 10 – палец; 11 – шатун; 12 – амортизатор; 13 – мачта;
14
– желонка; 15 – желоночный барабан; 16 –
ролик; 17 – тормоз.
Буровая лебедка (см. рис.1.7.) состоит из приводного вала 1, опирающегося на опоры качения, установленные на стойках рамы. На валу на подшипниках смонтирован барабан 2 с намотанным на него тросом 3. Вращение от приводного вала 1 передается на барабан 2 через фрикционную муфту 4. Рукоятью 5, связанной с кулачками 6, управляют фрикционной муфтой, а рукоятью 7 – тормозом 8. Для обеспечения подъема бурового снаряда рукоять 5 устанавливают в такое положение, при котором кулачки 6 соединяют между собой диски фрикционной муфты. В результате этого вращение через фрикционную муфту передается от приводного вала барабану 2 и происходит наматывание троса на барабан. Для экстренной остановки барабана рукоятью 7 приводят в действие тормоз 8.
Рис.1.7. Фрикционная лебедка
1 – приводной вал; 2 – барабан; 3 – трос; 4 – фрикционная муфта;
5 – рукоять управления муфтой; 6 – кулачки;
7
– рукоять управления тормозом; 8 –
тормоз.
Рабочий буровой инструмент делится на основной и вспомогательный. К основному относятся долото и канатный замок. Соединенные вместе они образуют буровой снаряд. Вспомогательный буровой инструмент состоит из желóнки для извлечения бурового шлама из скважины и специальных долот для исправления скважины.
Применяют несколько типов долот. Основные из них: плоские, крестовые, двутавровые и округляющие (см. рис. 1.8.).
Рис.1.8. Типы долот
а – плоское; б – двутавровое;
в – крестовое; г – округляющее.
Плоские долота предназначены для проходки монолитных пород без твердых включений. Их выпускают диаметром от 148 до 695 мм. Масса долот от 42 до 520 кг.
Двутавровые
долота предназначены для проходки вязких
пород. Их лезвия имеют выступающие в
обе стороны борта, обеспечивающие лучшую
обработку стенок скважины. Выпускают
их диаметром 148 – 850 мм, масса 42 – 630 кг.
Крестовые долота применяют для проходки твердых трещиноватых пород, а также валунно-галечных отложений. Диаметр этих долот 148 – 595 мм, масса 66 – 980 кг.
Округляющие долота используют для проходки твердых трещиноватых пород и валунно-галечных отложений, а также для выравнивания стенок скважины. Диаметр выпускаемых долот 148 – 695 мм, масса 85 – 1400 кг.
После углубления скважины на 0,3 – 0,6 м, при бурении крепких пород, и на 1,0 – 1,5 м при бурении слабых пород, когда долото начнет вязнуть в разрушенной породе и скорость бурения упадет, буровой снаряд поднимают из скважины и в нее опускают на канате желонку (см. рис.1.9.).
Рис.1.9. Желонка
1 – корпус; 2 – башмак; 3 – клапан;
4 – шток.
Желонка
представляет собой полый цилиндр с
клапаном на нижнем конце. Если забой
находится в сухих породах, то в скважину
наливают воду в таком количестве, чтобы
образовался столб воды высотой, равной
длине желонки.
барабан для подъема желонки на высоту 0,5 – 0,7 м, а затем сбрасывают желонку в скважину, производя ею 10 – 15 ударов по забою. Под действием этих ударов суспензия из разрушенной породы и воды, приподнимая клапан, заполняет желонку. Заполнение желонки происходит по закону сообщающихся сосудов. При этом одним сосудом является буровая скважина, а другим сосудом – желонка. Для разгрузки желонки ее опускают вертикально на шток 4 и клапан 3 открывается. Произведя два-три спуско-подъема желонки, забой очищают от разрушенной породы и вновь спускают буровой снаряд, включают ударный механизм и продолжают углубление забоя.
Перед бурением скважины
станок устанавливается горизонтально
и закрепляется домкратами. При бурении
крепких пород буровой инструмент
подвешивается таким образом, чтобы он
на несколько сантиметров не доходил до
забоя. Это расстояние проходится за
счет сжатия амортизатора.
Амортизатор
состоит из набора резиновых дисков и
металлических прокладок. Он ослабляет
ударную нагрузку, передаваемую на мачту
и балансир. В мягких породах навеска
бурового инструмента над забоем не
производится, так как глубина внедрения
бывает достаточной для сжатия амортизатора.
8.4.1: Кабельные станки | PNG 301: Введение в разработку нефтяных и газовых месторождений
Версия для печати Тросовые буровые установки были первыми буровыми установками, использовавшимися для бурения углеводородных скважин. Они использовались в Соединенных Штатах во второй половине девятнадцатого века (1800-е годы) для бурения неглубоких углеводородных скважин в Аппалачах. Хотя эти буровые установки больше не используются при бурении современных нефтяных и газовых скважин, они имеют историческое значение. Тросовые буровые установки первоначально использовались в Соединенных Штатах для бурения 9 скважин.0005 водяные колодцы в начале 1800-х годов, но берут свое начало в технике ударного бурения, использовавшейся древними китайской и персидской цивилизациями.
Они были адаптированы в середине-конце 1800-х годов для бурения углеводородных скважин. На Рисунке 8.02 показана буровая установка с канатным инструментом.
| Схема | Индекс |
|---|---|
| |
Бурение тросовым инструментом выполняется путем подъема и опускания набора инструментов на конце троса. Движение вверх и вниз передается шагающей балкой. Инструменты вытягиваются из скважины или опускаются в нее путем наматывания или разматывания бурильного троса на ведущем колесе. Оболочка поднимается или опускается с помощью обсадной линии и икроножного колеса. Шлам удаляется из скважины желонкой, которая поднимается и опускается с помощью пескопровода и барабана. | |
| Источник: Ball, M.W.: Это увлекательное нефтяное дело , The Bobs-Merrill Company, p. 103 (буровая установка с тросовым инструментом) | |
Тросовый инструмент представляет собой долото из тяжелого металла, подвешенное к проволочному тросу, который, в свою очередь, прикреплен к пружинной стойке или шагающей балке (аналогично системе рычага и точки опоры). Тросовый инструмент многократно поднимают с помощью пружинной стойки или шагающей балки и позволяют ему упасть (свободное падение) вниз по стволу скважины, вызывая разрушение породы в точке удара на дне скважины.
Когда на дне ствола скважины скапливается достаточное количество обломков породы, в скважину заливается вода и Желонки опускаются для удаления обломков породы и обломков.
Исторически желонки представляли собой просто ведра, используемые для подъема обломков из ствола скважины на поверхность. Современные желонки – это инструменты, которые работают на тросе или тросе с герметичным отсеком при низком давлении. При открытии отсека поток жидкости под гидростатическим давлением в камеру низкого давления уносит песок и буровой мусор в желонку. Затем инструмент поднимают на поверхность.
Тросовые буровые установки имеют историческое значение, поскольку скважина полковника Дрейка в Титусвилле, штат Пенсильвания (считается первой скважиной, пробуренной с конкретной целью добычи нефти) была пробурена тросовой буровой установкой в 1859 году на глубину 69,5 футов. Колодец Дрейка считается началом современной нефтегазовой промышленности. В 1890-х годах канатные буровые установки начали заменять роторными буровыми установками.
‹ 8.4: Буровая установка вверх 8.4.2: Роторные буровые установки ›
Ударно-канатное бурениепротив ультразвукового бурения
Ударно-канатное бурение (CPD) на протяжении многих лет гордится тем, что является наиболее распространенной формой геотехнического бурения в Великобритании. Многие геотехнические буровые компании, в том числе Borehole Solutions, считали этот метод бурения своим фаворитом, но так ли это до сих пор?
Управляющий директор Borehole Solutions Джон Родгман потерял счет тому, сколько проектов CPD выполнила его команда, и полностью признает популярность метода, но также открыт для позитивных изменений. Здесь он обсуждает популярность CPD и причину, по которой ультразвуковое бурение заняло свое место в качестве идеального метода бурения.
Что такое ударно-канатное бурение?
CPD — относительно простая технология сверления по сравнению с другими. Резак многократно поднимают и опускают в обсадную трубу для продвижения ствола скважины вниз.
Резак прикреплен к кабелю (отсюда и название), который опускает его дальше в скважину. Именно эта простота, а также общее качество результатов сделали CPD таким популярным методом бурения.
Каковы другие преимущества CPD?
Благодаря широкому использованию на протяжении многих лет CPD стало невероятно эффективным с точки зрения времени и финансов. По сравнению со многими другими шнековыми методами бурения CPD относительно дешев. Также многое можно сказать о его универсальности, поскольку строительство скважины может быть остановлено в любое время для проведения испытаний на месте (или других необходимых исследований на месте). CPD также можно использовать во многих различных типах грунтов, включая твердые породы и связные грунты. Кроме того, при наличии обсадных труб, помогающих обеспечить структурную целостность во время бурения, очень мало грунтов, с которыми буровые установки CPD не могут справиться.
Простота транспортировки буровой установки также способствовала росту популярности CPD с годами.
Их можно легко демонтировать и буксировать за полноприводным автомобилем. Кроме того, установка штатива на буровой установке оказывает минимальное влияние на окружающий ландшафт.
Так почему ультразвуковое бурение?
Несмотря на множество других доступных методов бурения, в том числе высокоэффективное ударно-канатное бурение, в последние годы все больше и больше геотехнических буровых компаний переключают свое основное внимание на использование ультразвуковых буровых установок.
Почему это? Ну, несмотря на различные преимущества CPD, ультразвуковое бурение просто обеспечивает гораздо более эффективную и универсальную альтернативу другим традиционным методам бурения.
Неоднородные профили грунта
Акустическое бурение идеально подходит для самых разных проектов, но это особенно актуально при работе с ландшафтом, содержащим как крупные камни, так и гораздо более мелкие пески и гравий. Это происходит из-за высокочастотной энергии, которую генерирует звуковая головка, когда она продвигает колонковый ствол вниз в подложку..jpg)
Эффект разжижения, вызванный вибрациями, разрыхляет целостность окружающего грунта, обеспечивая более плавное бурение. Все это позволяет извлекать керн без риска обрушения даже в более сложных субстратах.
Коэффициенты извлечения
Бурение ультразвуком обеспечивает более высокие коэффициенты извлечения, чем любой другой метод бурения. Это особенно важно, когда предоставляются непрерывные образцы керна. Фактически, эти образцы могут быть до трех раз качественнее, чем образцы шнекового бурения.
Например, часто используемая буровая установка Eijkelkamp SonicSampDrill компании Borehole Solutions стабильно обеспечивает коэффициент извлечения более 95%.
Скорость и универсальность
Высокочастотные колебания звуковой головки буровой установки позволяют легко бурить рыхлые породы. Кроме того, в отличие от других машин, ультразвуковая буровая установка может выполнять непрерывный отбор керна, что является очень ценным свойством для многих проектов.
Несмотря на то, что транспортировка установки CPD может быть легко отправлена по всей стране, в качестве метода исследования местности она не идет ни в какое сравнение с универсальностью звуковой установки. Резиновые гусеницы, установленные на буровой установке, обеспечивают исключительную маневренность и гибкость.
Кроме того, несмотря на то, что технология, используемая в буровой установке, может быть сложной, сама операция очень проста и может выполняться с главной консоли на борту. Ударное бурение с кабелем часто может быть холодной, влажной и грязной работой, поэтому неудивительно, что бурильщики предпочли бы оставаться в тепле и сухости во время работы буровой установки, если бы у них была такая возможность.
С заботой об окружающей среде
Одной из главных проблем, возникающих в результате исследований на месте, является количество образующихся отходов. Отходы, полученные в результате исследований (IDW), часто оказывают воздействие на окружающую среду.
