В табл.29 приводятся рекомендуемые параметры режимов бурения для

Осевая нагрузка,

кН

5-12

7-15

8. Гидроударное и пневмоударное бурение

В России и за рубежом для бурения скважин различного назначения в поро­дах средней и высокой твердости, а также в многолетнемерзлых россыпях широко используются способы с применением забойных гидроударников и пневмоудар-ников.

Рис. 20. Эжекторные снаряды конструкции ЦНИГРИ: а-ОЭС;б-ДЭС

забой, охлаждает коронку, захватывает частицы шлама и движется вверх через коронку 9, колонковую трубу 8, шламопроводящую трубку 6 с шариковым клапа­ном и через закрытую шламовую трубу 7.

Мелкие частицы шлама, прошедшие через фильтр, осаждаются внутри шламовой трубы 7. Очищенный эжектируемый поток жидкости через отверстия в распределителе 5 попадает в приемную камеру эжекторного насоса, где вновь ув­лекается основным потоком в диффузор.

ДЭС применяется в резко перемежающихся по твердости и трещиноватости породах, когда угроза прекращения подсоса во внутренней керноприемной трубе велика. Если это происходит, то жидкость идет по прямой схеме от коронки в за-трубный зазор между коронкой и стенками скважины, что позволяет избежать прижога коронки. Длина керноприемной трубы составляет 3,5 м.

эжекторных снарядов.

Тип колонковогонабора

ОЭС-73

ДЭС-73

Режим брения

Частота вращения,об/мин

200 - 480 300- 500

Таблица 29 Расход

промывочной жидкости, л/мин

80- 150

В конце 70-х начале 80-х гг. в России эти способы бурения впервые в миро­вой практике стали применяться при механическом колонковом бурении на твер­дые полезные ископаемые с использованием малогабаритных погружных гидро­ударников.

Эффективность применения этих способов обеспечивается за счет увеличе­ния количества подводимой к забою дополнительной энергии, генерируемой гид-ро- или пневмоударником в виде ударных импульсов различной силы и частоты. Бурение этими способами осуществляется с применением передвижных буровых установок УКБ и самоходных УРБ, буровых насосов НБ-3, НБ-4, НБ-5, 11ГП и 9ГР и компрессоров ПР-10, специальных твердосплавных (ударно-вращательное) и серийных алмазных и твердосплавных коронок (вращательно-ударное).

8.1. Сущность ударно-вращательного и вращательно-ударного способов бурения гидроударниками

Наибольшее применение в России в разведочном бурении получили гидрав­лические ударные забойные машины - гидроударники. Для привода гидроударни­ка используется энергия потока промывочной жидкости, подаваемой к коронке При этом кинетическая энергия жидкости преобразуется гидроударником в воз­вратно-поступательное движение поршня-бойка, который наносит удары по нако­вальне, передающей их коронке.

Ударно-вращательный способ бурения гидроударниками (у) - метод разрушения забоя под действием ударных нагрузок, когда происходит скалывание и дробление породы. Образующиеся при этом выступы на забое срезаются корон­кой при ее поворотах между ударами. Способ отличается высокими значениями единичного удара и сочетанием частоты ударов и частоты вращения снаряда, обеспечивающим создание расстояний 5 - 7 мм между насечками от последова­тельных ударов в зависимости от твердости пород. Осевая нагрузка при этом име­ет вспомогательное значение и обеспечивает постоянный, плотный контакт инст­румента с забоем. При этом способе преобладает разрушение пород за счет удара

(У)-

Коэффициент пластичности пород должен быть в пределах: 1 < к_1Ш < 6.

Вращательно-ударный способ бурения (в) - метод разрушения пород за­боя, главным образом за счет суммарного воздействия статических, постоянно действующих осевой и окружной нагрузок, в результате которых происходит ре­зание, смятие, раздавливание или истирание породы. Кроме того, периодически действующая динамическая нагрузка обеспечивает разупрочнение породы и соз­дание в ней дополнительных, усталостных напряжений. Способ характеризуется высокими осевыми нагрузками и частотами вращения снаряда (близкими к значе­ниям их при вращательном бурении) (в) и невысокой энергией удара.

При этом способе преобладает разрушение за счет воздействия осевой и ок­ружных нагрузок.

Коэффициент пластичности горных пород должен быть в пределах 1 < к,,, < 2.

В настоящее время выпускаются унифицированные гидроударные машины 176 и Г59, позволяющие в зависимости от геолого-технических условий бурения работать в среднечастотном, т.е. ударном (шифр " у "), и высокочастотном (шифр " в ") режимах Эти гидроударники заменяют гидроударники Г-7 и Г-9, а также снятые с производства ГВ-5 и ГВ-6.

Практический опыт показал, что применение гидроударников с однослой­ными (в VIII - IX категории) и импрегнированными (в породах X - XII катего­рии) алмазными коронками позволяет повысить механическую скорость бурения до 50 - 70 % и проходку на коронку до 40 - 50 % по сравнению с обычным вра­щательным алмазным бурением. Кроме того, существенно повышается выход керна и снижается интенсивность искривления скважины.

Состав бурового снаряда при бурении твердосплавными коронками в поро­дах VI - VII категории ударно-вращательным способом (у) таков: твердосплавная коронка, кернорватель, колонковая труба длиной 5 - 8 м, износостойкий переход­ник с колонковой трубы на гидроударник, гидроударник , переходник, колонна бурильных труб муфтово-замкового соединения.

При бурении сильнотрещиноватых пород одинарный колонковый набор за­меняется эжекторным снарядом.

Наилучшие результаты в хрупких породах IX - XII категорий достигают при вращательно-ударном способе (в) алмазными коронками.

Рекомендуемые параметры режимов бурения способом (в) приведены в табл. 30.

La o.i ип

1 30

Физико-

Груп-

Наиболее

механические

Тип

Параметры режима i

эурении

ia гор

типичные

свойства

Характер

корон-

ных

породы

г -,

ки

Осевая

Частота

Расход очи-

пород

нагрузка,

вращения,

стного аген-

а»р

Рм

Н

об/мин

та, л/мин

59 76

59 V 76

59

76

1

2

3

4

5

6

7

8 9

ю _Г и

12

13

Упру-

Известняки, пес-

8-20

СА2;

11000 14000

450 | 346

100"-

140-

го пла-

чано-глинистые

1,7-

0,4 -

(V-

Превалирует

СА5;

120

. 150

стич-

сланцы,лабрадо-

14,8

2,28

VIII

смятие - реза-

СМ5;

ные

риты,гранодио-

кате-

ние

КС-76

риты,песчаники

гории)

сглинистым це-

ментом и др.

Уп-

Габбро, диори-

01АЗ;

руго-

ты, сиениты,

4 —

0,8-

20-

Хрупкий скол,

01А4

max*

max*

max*

max*

110-

140-

хруп-

порфириты, ба-

15

2,5

70

образование

07 A3;

120

150

кие,

зальты, песчани-

(IX-

трещин, раз-

04 ДП;

не вы-

ки, некоторые

XI

давливание,

06ДП

зывак

типы гранитов

кате-

частичное

щие

го-

резание

запо-

рии)

лиро-

вание

■•

алма-

зов

i

»>

Продолжение табл. 30

I

2

3

4

5

6

"7 1

8

9

10

11

12 1

13- 1

Упру-

Граниты, квар-

Микрорезание,

02ИЗ;

40 (на

80 (на)

го-

циты, джеспили-

6-20

1,5-3

20-90

царапанье

02И4

200-

150 -

корон-

корон-

хруп-

ты, таккониты,

(IX-

породы, обу-

03И5;

800

160

ку); 120

ку);

кие,

некоторые типы

XII

словленное

01 A3

(на

150

вызы-

песчаников и ро-

кате-

шероховато-

0IA4

гидро-

(на

ваю-

говиков

гории)

стью поверх-

удар-

гидро-

щие

ности алмаза

ник)

удар-

запо-

\

ник)

лиро-

вание

»";

алма-

г

•■:

зов

1

Тре-

Породы 1 - III

1,7-

0,4-

8-90

Скол, резание,

СА (для

3500-

5000-

200-

150-

40 (на

80

щино-

групп,разбитые

20

3

(V-

микрорезание

пород

13500

18000

300

240

корон-

(на

ПЛТЫС

интенсивной

XII

и др.

до VII

ку);

ко-

трещиновато-

кате-

катего-

120

рон- ]

стью или текто-

гории)

*'.

рии);

(на

ку);

ническими на-

МАЗ;

гидро-

150

рушениями

02ИЗ

удар-

(на

02И4

ник)

гид-

(для

ро-

• *

более

удар

крепких

ник)

Примечание, max* - максимально возможные значения осевых нагрузок и частот вращения следует выбирать, исходя из прочности бурильного вала и технологических ограничений по выходу керна, искривления скважины, наличия колонны обсадных труб и т.д.

Техническая характеристика гидроударников приведена в табл.31.

							аолица 31
Параметры	Г7	Г9	Г76У	Г76В	Г59У		Г59В
| Диаметр, мм: коронки	76,93	59	76	76	59		59
корпуса ма-| шины	70	54	70	70	54		54
Очистной агент	Вода	Вода		Зода и глинистый раствор
1 Расход очи­стного аген­та, 10"^3 м^3/с	1,8-2 (100-120)	2-2,7 (120-160)	3-3,3 (180- _200^	1,8- 2,1 (100- 130)	1,8-2,1 (100- 130)	0,8-1,5 i (50-80)
Перепад дав­ления, МПа	1,5-3.	1,5-2	1,2-1,5	1-1,5	1,2-1,5	1-U5
Энергия единичного удара, Дж	60-70	50 - 60	60 - 80	20-25	50-60	10- 15
Частота ударов: в 1 мин	1200	1200	1380	1980-2520	1200	1980-2820
Гц	20	20	23	33-42	20	33-47
Категория пород по j буримости	VII-X	VII-X	VI-X	IV-XII	VI X	IV-XII
Тип коронки	ГПИ-74МВ; КГ-3	ГПИ-126М ГПИ-12Ш КГ-5	КГ-3 ГПИ- 74МВ	Серийные твердо­сплавные или алмаз­ные	КГ-5; ГПИ-121М	Серийные твердо­сплавные ! или ал­мазные
Длина машины, мм	2000	2500	1850	1850	1825	1825
Масса, кг	50	31	39	39	23	23

Примечание. Для Г7 расход очистного агента дан при работе с понизителем рас­хода.

■■