Установки комбинированного бурения

Проходка скважин в породах, обладающих разными механическими свойствами, может быть эффективной в том случае, если применяется соответствующий проходимой породе технологический процесс.

Поскольку геологические условия в верхних толщах многообразны, то при бурении неглубоких скважин иногда целесообразно применять не один, а несколько способов, комбинируя их последовательно в соответствии со свойствами пород.

В практике неглубокого бурения встречается комбинирование не более трех способов.

Такие установки применяются при поисково-картировочном бурении, для бурения гидрогеологических и инженерно-геологических скважин и разведки россыпных месторождений.

Буровая установка УКБ-12/25 (рисунок 2.15). Установка УКБ-12/25 предназначена для бурения вертикальных и наклонных (45—90°) скважин вращательным способом шнеками диаметром 70, 105 и 140 мм на глубину соответственно до 15, 10 и 5 м и вращательным с промывкой твердосплавными коронками диаметром 76 мм на глубину до 12,5 м, твердосплавными и алмазными коронками диаметром 36 и 46 мм на глубину до 25 м.

Установка состоит из шестискоростного вращателя, двигателя «Дружба-4» мощностью 2,95 кВт, направляющей рамы, лебедки, механизма подачи с пружинным аккумулятором.

Перемещающийся по направляющей раме вращатель обеспечивает два диапазона частот вращения бурового инструмента: I диапазон—100, 270, 600 об/мин; II диапазон—450, 600, 1200 об/мин.

Подача инструмента на забой осуществляется на величину до 1200 мм, усилие подачи регулируется с помощью пружинного аккумулятора в пределах до 4000 Н.

Габаритные размеры установки, мм:

длина
ширина
высота

1 — звездочка; 2 — цепь; 3 — бензобак; 4 —вращатель; 5 — каретка; 6 — лебедка; 7 — рукоятка лебедки; 8 — стойка; 9 — подкос; 10 — рама; 11 — центратор; 12 — колесо; 13 — пружинный аккумулятор

Рисунок 2.15 – Буровая установка УКБ-12/25

Установка разбирается на узлы массой до 25 кг. Масса установки в транспортном положении 110 кг.

В комплект установки входят: насосная установка НБ 1-25/16 (подача 25 л/мин, максимальное давление 16 кгс/см²) с двигателем «Дружба-4», комплект бурового инструмента, комплект приспособлений (для срыва шнеков при ликвидации аварий и для использования вращателя в качестве мотобура), комплект запасных частей и ремонтно-монтажного инструмента.

Самоходная буровая установка УК.Б-12/25С. Установка УКБ-12/25С является самоходной модификацией установок класса УКБ-12/25, поэтому все параметры технической характеристики ее аналогичны базовой установке этого класса УКБ-12/25. Она смонтирована на автомобиле высокой проходимости УАЗ-469Б. Но в труднодоступной для транспорта местности или в стесненных условиях установка и насос могут быть сняты с транспортной базы и использоваться автономно от нее.

Буровая установка БУЛИЗ-15АП. Буровая установка линейных изысканий БУЛИЗ-15 предназначена для бурения инженерно-геологических скважин.

Буровая установка УГБ-50 М (рисунок 2.16). Буровая установка УГБ-50М предназначена для гидрогеологического, инженерно-геологического, а также разведочного бурения скважин глубиной до 50 м вращательным способом шнеками и ударно-канатным. При наличии бурового насоса можно производить колонковое бурение до глубины 100 м.

Установка смонтирована на шасси автомашины ГАЗ-66. Вместе с установкой транспортируется специально оборудованный автоприцеп с комплектом бурового инструмента.

При осуществлении спуско-подъемных операций вращатель отводится в сторону, освобождая пространство для подъема шнеков или ударного инструмента. Мачта высотой 8 м позволяет поднимать свечи длиной до 6 м.

Привод всех маханизмов установки осуществлен от установленного в кузове автомашины дизеля Д-48 мощностью 35,3 кВт. Масса установки—5,1 т.

Самоходная буровая установка УБР-2 (рисунок 2.17). Установка УБР-2 предназначена для бурения скважин при поисках и разведке россыпных месторождений, строительных материалов, инженерно-геологических изысканиях, при проведении гидрогеологических работ.

Рабочие механизмы установки позволяют сочетать ударно-канатное бурение забивными стаканами, долотом или желонкой и медленно-вращательный — змеевиками, ложками, шнеками или колонковыми снарядами всухую в любой последовательности и одновременно крепить стенки скважины обсадными трубами.

Обсадка труб производится забивкой их ударным снарядом с одновременным вращением ротором. При этом башмак обсадных труб может находиться впереди забоя, на одном с ним уровне или отставать от забоя на интервал опробования.

Конструкция установки обеспечивает свинчивание и развинчивание бурильных и обсадных труб во время спускоподъемных операций.

Агрегат вибровращательного бурения АВБ-3. Агрегат АВБ-3 предназначен для бурения инженерно-геологических скважин, скважин для разведки россыпных месторождений, при картировочном бурении и при бурении гидрогеологических скважин (рисунок 2.18).

Агрегат смонтирован на автомашине ЗИЛ-131. Привод буровых и вспомогательных механизмов осуществлен от установленного в кузове автомашины дизеля Д37-С3-1 мощностью 29 кВт. Основные способы бурения: вибрационный, вибровращательный и колонковый «всухую» на глубину до 20 м, ударно-канатный на глубину до 40 м и колонковый с промывкой на глубину до 100 м. Основной диаметр скважин 168—108 мм; возможно бурение скважин диаметром до 325мм.

1 — рама установки; 2 — двигатель; 3 — цилиндры спуска и подъема мачты; 4 — ударный механизм; 5 — коробка передач; 6 — тормоза; 7 — пост управления; 8 — лебедка; 9 — мачта; 10 — подвижной вращатель; 11 — осветительные фары; 12 — ограждение; 13 — шнек; 14 — гидроцилиндры подачи

Рисунок 2.16 – Буровая установка УГБ-50М

Агрегат АВБ-3 состоит из следующих основных узлов: дизеля, фрикциона, коробки передач, ротора, генератора, лебедки, механизма подачи, вибропогружателя, мачты, винтового подъемника, труборазворота, электрооборудования и механизмов управления.

В качестве основного рабочего органа используется вибропогружатель — беспружинный вибромолот ВБ7М с вынуждающей силой 57 кН. Привод вибромолота осуществлен от электродвигателя мощностью 9,4 кВт, который получает питание от генератора.

Для производства спускоподъемных операций и производства ударно-канатного бурения агрегат имеет лебедку грузоподъемностью 4000 кг и мачту грузоподъемностью 12 т и высотой 7,6 м. Скорость навивки каната на барабан лебедки 0,41 и 0,82 м/с. Привод лебедки осуществлен от двухскоростного электродвигателя мощностью 10,7—15 кВт. Подъем и опускание мачты производится с помощью винтового подъемника, привод которого осуществлен от электродвигателя мощностью 3 кВт.

1 — автомобиль; 2 — дизель; 3 — редуктор; 4 — лебедка с ударным механизмом; 5 — канат с канатным замком; 6 — канат подъема мачты; 7 — мачта; 8 — лебедка подъема мачты; 9 — раздаточная коробка; 10 — рама станка; 11 — ротор

Рисунок 2.17 – Буровая установка УБР-2

1—автомашина; 2—опора мачты при транспортировании агрегата; 3—двигатель; 4 — лебедка; 5 — винтовой подъемник мачты; 6 — мачта; 7 — вибромолот ВБ-7М; 8 — пульт управления; 9 — вращатель; 10 — опора мачты; 11 — трубодер-жатель; 12 — колодки опорные для колес

Рисунок 2.18 – Агрегат вибровращателыюго. бурения АВБ-3

Для свинчивания и развинчивания бурильных труб агрегат комплектуется труборазворотом. Труборазворот обеспечивает крутящий момент 360 кгс·м и частоту вращения водила 78 об/мин.

Привод труборазворота осуществляется от электродвигателя мощностью 2,3 кВт.

Питание всех электродвигателей агрегата осуществляется от генератора, установленного в кузове автомобиля.

Буровая установка УШБ-16 (рисунок 2.19). Установка УШБ-16 предназначена для бурения гидрогеологических, сейсмических, поисковых, структурно-картировочных скважин вращательным способом без промывки шнеками и с промывкой. Диаметр скважин до 150 мм. Глубина бурения шнеками до 75 м, а с промывкой колонковым способом до 300 м. Кроме того, установка позволяет осуществлять проходку скважин большого диаметра (до 1000 мм) вращательным способом с обратным потоком промывочной жидкости и медленновращательным способом «всухую» змеевиком. Установка имеет подвижный вращатель с большим ходом подачи (7,0 м), обеспечивающий частоты вращения инструмента в пределах 15-300 об/мин.

Привод всех механизмов установки осуществлен от ходового двигателя автомашины. На вращатель мощность передается посредством вертикального вала. Подача вращателя вверх и вниз производится двухбарабанной лебедкой грузоподъемностью 2,5 т через систему тросов. Максимальное усилие подачи: вверх — 150 кН, вниз — 40 кН.

Скорость навивки каната на барабан 1,4 м/с. Установка комплектуется буровым насосом 11ГРИ с подачей до 300 л/мин. Все оборудование установки смонтировано на автомашине ЗИЛ-131. Спускоподъемные операции и наращивание шнеков и бурильных труб, их свинчивание и развинчивание осуществляются с помощью подвижного вращателя.

Буровая установка ЛБУ-50 предназначена для сооружения гидрогеологических скважин глубиной до 50 м и шахтных колодцев (шурфов) глубиной до 15 м.

Бурение скважин производится шнеками в сочетании с ударно-канатным способом. Диаметр скважин полыми шнеками с отбором керна съемным грунтоносом 240 мм; шнековым способом в сочетании с ударно-канатным 200 мм.

Бурение шахтных колодцев (шурфов) осуществляется специальным буром, который опускается на забой и поднимается на поверхность по гладкой бурильной трубе тросом лебедки. Крепление стенок шурфов осуществляется железобетонными или деревометаллическими кольцами. Буровая установка ЛБУ-50 смонтирована на шасси автомашины ЗИЛ-131. Привод всех механизмов осуществляется от ходового двигателя через коробку отбора мощности.

Для ударно-канатного бурения установка обеспечивается: забивными стаканами, ударной штангой, желонками с плоским и сферическим клапанами, долотами.

1 — коробка скоростей автомашины; 2 — коробка отбора мощности; 3 — насос буровой; 4 — лебедка двухбарабанная; 5 — спайдер; 6 — угловой редуктор; 7 — колонна шнеков; 8 — подвижный вращатель; 9 — ведущий шестигранный вал; 10 — мачта

Рисунок 2.19 – Буровая установка УШБ-16

Шурфы проходятся специальным ковшовым буром диаметром 740 мм, который в днище имеет окна, снабженные ножами и резиновыми клапанами (последние ставятся при проходке плывучих пород). В верхней части бура имеются складные ножи-расширители, разрабатывающие шурф до диаметра 1050 мм.

Бур спускается на забой и поднимается на поверхность на канате лебедки по гладкой бурильной колонне, которая в процессе бурения не извлекается из шурфа.

При подъеме бура, наполненного породой, ножи-расширители входят в корпус бура, а при спуске бура на забой специальное пружинное устройство переводит ножи в рабочее положение.

Разгрузка породы из бура и ее уборка от устья шурфа, крепление шурфа железобетонными или деревометаллическими кольцами частично механизированы.

Для транспортировки бурового и вспомогательного инструментов оборудован специальный прицеп.

Обслуживают установку в смене три человека (включая шофера).

Самоходная буровая установка БУУ-2. Установка БУУ-2 предназначена для бурения скважин диаметром 168—219 мм до глубины 50 м при разводке россыпных месторождений в сложных геологических условиях по талым, мерзлым, сухим и обводненным рыхлым отложениям с содержанием валунов, а также может быть использована для бурения скважин другого назначения.

Установка самоходная на гусеничном ходу. Привод гусеничного хода осуществлен от двигателя установки (дизель Д-65 ЛС) мощностью 44,1 кВт.

Рабочие механизмы установки позволяют сочетать ударно-канатный и вращательный способы бурения в любой последовательности.

Буровая установка УБСР-25. Неравномерное распределение золота в россыпях, значительное колебание его зерен по крупности и малый объем проб, извлекаемых из буровых скважин, требует проходки довольно значительного количества контрольных (заверочных) шурфов. Шурфы проходятся медленно и обходятся дорого. Если россыпь обводнена, то шурфы часто не доводятся до намеченной глубины.

Проведенные Б.П. Макаровым и В.П. Кренделевым исследования позволили создать установку УБСР-25 для бурения скважин большого диаметра взамен шурфов при разведке золотоносных и других россыпей, залегающих в талых, обводненных породах (рисунок 2.20). Основной способ бурения установкой УБСР-25 комбинированный, сочетающий медленновращательный (ковшовыми бурами) и ударно-захватный (грейферами) способы, которые могут сочетаться в любой последовательности. При бурении стенки скважины закрепляются обсадными трубами. Обсадка труб производится задавливанием их механизмом подачи с одновременным вращением ротором. При этом башмак обсадных труб может опережать забой, находиться на одном с ним уровне или отставать от него на интервал опробования.

Масса установки 12 000 кг. Масса установки с инструментом около 22 т, обслуживают установку три человека в смене.

В состав основного рабочего инструмента установки входят (рисунок 32) ковшовые буры, опускаемые в скважину на канате или штангах, одноканатный грейфер, однолезвийное долото и обсадные трубы с башмаком.

Ковшовый бур с распорами состоит из днища со стягивающим штоком и породоприемной кассетой и корпуса с механизмом распора. Последний позволяет раскрепить бур в любом положении относительно башмака обсадных труб. Ковшовый бур на штангах вместо механизма распора имеет ниппель для присоединения штанг. Ковшовый бур обеспечивает прием и извлечение из скважины сыпучего материала размером до 200 мм.

Одноканатный грейфер состоит из челюстей, корпуса с полиспастом и головки с механизмом закрытия челюстей. Грейфер обеспечивает бурение рыхлых отложений с включением гальки и валунов размером до 500 мм без их предварительного разрушения.

1 — пульт управления; 2 — винтовые домкраты; 3 — ротор; 4 — укосина; 5 — мачта; 6 – гидроцилиндры; 7 — лебедкл; 8 — рама

Рисунок 2.20 – Буровая установка УБСР-25

Обсадная труба специальной конструкции имеет длину 1 м и состоит из ниппеля и муфты. Ниппель имеет кольцевую выточку со скосом, в которую вмонтированы три бобышки, воспринимающие соответственно осевое и окружное усилия от ротора через специальные кулачки. Соединение труб между собой и с башмаком производится при помощи шести пальцев.

Буровая установка УБСР-25 обеспечивает скорость бурения 6 м/ст.-смену. При этом извлечение породы достигает 95—100%, порода в процессе подъема не теряется, измельчения драгоценного металла, смещения границ продуктивного пласта, искажения его мощности не наблюдается.