Технологическая характеристика и режим шнекового бурения


Технология шнекового бурения состоит в образовании взрывных скважин коронками режущего типа (резцами) под воздействием усилия подачи, а также удаления буровой мелочи из забоя обеспечивается шнековыми штангами с ребрами винтовой формы.

Основными технологическими операциями шнекового бурения скважины являются: собственно бурение, наращивание и разборка бурового става, состоящего из отдельных штанг.

Усилие подачи на резец и подача последнего на забой скважины осуществляется как под действием веса вращателя и бурового става ( станок СБР-125), так и принудительно (СБР-160). Ход станка СБР-125 – шагающий, а СБР-160 и СБР-200 – гусеничный.

Резцы имеют лезвия, армированные вставками твердого сплава (ВК6, ВК8, ВК8В и др.). Форму режущих лезвий выбирают в зависимости от буримости пород и диаметра скважин.

При Пб< 2—3 в плотных пластинчатых породах применяют резцы типа «рыбий хвост» (рис. 4.1, а). При Пб = 2-4 эффективнее резцы со сменными зубцами (рис. 4.1, б); режущие элементы легко заменяются, а стойкость резца достигает 1000 м и более. В породах с Пб = 3—5 успешно применяют резцы с прерывистыми лезвиями в виде впаянных (рис. 4.1, в) или сменных (рис. 4.1, г) элементов твердого сплава. Для бурения хрупких и трещиноватых пород (Пб <4) применяют резцы с криволинейными режущими лезвиями (рис. 4.1, д) и иногда кольцевые резцы с двумя режущими элементами (рис. 4.1, е). Использование резцов торцевого резания с передним отрицательным углом (рис. 4.1, ж), требующих больших усилий и частоты вращения позволяет расширить область шнекового бурения и применять его в породах с Пб до 7.

 

При бурении плотных влажных пород шаг спирали шнеков hс = (0.5-0.7)D (D- диаметр шнека), а при бурении сухих полускальных пород hс = (0.85- 1.0) D. Стойкость штанг 1000-4000 м.

Для лучшей очистки скважин от буровой мелочи рекомендуется к спиралям шнека по центральной трубе подавать сжатый воздух с расходом его, равным 0.08 м3/с, при давлении 0.2 МПа (шнеко-пневматическая очистка).

Режим шнекового бурения характеризуется усилиями подачи, частотой вращения бурового инструмента и эффективностью удаления продуктов разрушения.

Зависимость между скоростью бурения Vб и усилием подачи Ро (рис 4.2) характеризуется зонами истирания I, переходной ІІ, объемного разрушения ІІІ и падения скорости ІV. Для пород различной буримости зависимость Vб=ƒ(Ро) в зоне объемного разрушения остается линейной, изменяется лишь угол α. Величина минимального (критического) усилия (кН), при котором начинается объемное разрушение породы.

Ро.кр бFк,

Где Fк – площадка затупления лезвий резца, см2 (Fк =0.5—3 см2; нижний предел относится к бурению легкими станками пород с Пб =1—2, а верхний – к бурению тяжелыми станками пород с Пб = 3—4).

Скорость бурения зависит также от частоты вращения nв бурового става (рис. 4.2) . Для транспортирования буровой мелочи шнеком необходимо превышение критической частоты вращения nв.кр 1 - 1.2 с-1. Частота вращения и усилие подачи ограничиваются в трещиноватых полускальных породах – необходимостью удаления продуктов резания из скважины. Предельно допустимая частота вращения по интенсивности износа бурового инструмента и транспортирования буровой мелочи из скважины составляет 3.7-4.2 с-1.

 

Рисунок 4.2 Графики зависимости скорости вращательного бурения Vб от усилия подачи Ро и частоты вращения бурового става nв при Пб= 1—4.

Техническая скорость шнекового бурения (м/ч) приближенно может быть определена по формуле

7.5· 10-2 Ро nв/( П2 бd2р),

Где Ро – усилие подачи, кН; nв- частота вращения бурового става, с-1;dр- диаметр резца, м.

Оптимальный режим бурения определяется так же, как при шарошечном бурении. При увеличении показателя Пб от 1 до 5 усилие подачи на инструмент возрастает с 0.4-0.5 до 4-5 кН на 1 см диаметра резца, а частота вращения снижается до 2 с-1 и менее. У выпускаемых станков шнекового бурения частота вращения бурового става изменяется от 1.5 до 3.7 с-1.

4.4 Техническая характеристика шарошечного бурения скважин

Шарошечное бурение осуществляется долотами имеющими в качестве разрушающего органа конусообразные шарошки с фрезерованными зубьями (зубчатые долота) или штырями, армированными твердыми сплавами (штыревые долота). При вращении долота шарошки наносят зубьями (штырями) удары по забою скважины. Отколовшиеся частицы породы удаляются из забоя скважины сжатым воздухом или воздушно водяной смесью.

По массе и развиваемому усилию подачи станки шарошечного бурения подразделяются на легкие (масса до 40 т, усилие подачи до 200 кН, диаметр скважины 150-220 мм, рациональная область применения – породы с Пб = 6—10), средние (масса до 65 т, усилие подачи до 350 кН, диаметр скважины 220-270 мм, Пб = 10—14) тяжелые (масса до 120 т, усилие подачи до 700 кН, диаметр скважины 320 - 400 мм, Пб >14). К станкам легкого типа относятся СБШ-160, к станкам среднего типа 2СБШ-200Н, 3СБШ-200, СБШ-250МН; к станкам тяжелого типа – СБШ-320, СБШ-400. Станок СДШК-400 предназначен для бурения пород с Пб 10.

Последовательность и продолжительность операций бурения скважин зависит от кинематической схемы вращательно-подающего механизма бурового станка.

Для увеличения стойкости долот и применения систем автоматического регулирования режимов бурения необходимо, чтобы усилие подачи на буровой инструмент и частота вращения последнего были плавнорегулируемыми. Это обеспечивается использовании в качестве привода вращателя двигателей постоянного тока и гидравлической системы подачи.

Обычно применяют трехшарошечные зубчатые, штыревые или комбинированные долота, имеющие каналы для продувки и смазки опор шарошек, вращающихся на консольных осях с роликовыми или шариковыми подшипниками. Типы долот различаются видом, геометрическими размерами, параметрами вооружения и областью применения.

Зубчатые долота типа С, СТ и Т имеют фрезерованные зубья клиновидной формы с боковыми гранями, армированными твердым сплавом. В диапазоне типов С – Т постепенно увеличивается число и угол заострения зубьев (от 30-35 до 50 - 60°) с одновременным уменьшением из шага и высоты.

Вооружение долот типа ТЗ, ТКЗ, Т и ОК выполнено в виде запрессованных в тело шарошек твердосплавных зубьев (штырей) клиновидной формы (ТЗ), полусферической формы (К и ОК) или с чередованием на каждом венце штырей указанных форм (ТКЗ). У долот этой группы с переходом от типа ТЗ к типу ОК также увеличивается число штырей, а высота и шаг уменьшаются.

Долота типа ТК имеют комбинированное вооружение – с чередованием фрезерованных и твердосплавных зубьев на каждом венце или по отдельным венцам .

Стойкость долот ОК составляет 100-150 м в породах с Пб = 14-15. Применение забойных лубрикаторов для консистентной смазки увеличивает в 1.5-2 раза стойкость штыревых долот. Для защиты опор долот от продуктов разрушения, особенно при бурении обводненных горных пород, целесообразно применять защитные сетки, обратные клапаны и другие устройства.

Вращение и усилие подачи на шарошечное долото передают пустотелые буровые штанги, по которым поступает воздух или воздушно-водяная смесь для очистки забоя скважины от буровой мелочи и охлаждения долота. Диаметр штанги должен быть на 35-50 мм меньше диаметра долота для беспрепятственного выноса буровой мелочи в затрубном пространстве.

 



Дата добавления: 2016-10-07; просмотров: 5933;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.009 сек.