Конструкция скважины при ударно-канатном бурении
Ч
тобы
сократить количество обсадных колонн
и уменьшить начальный диаметр скважины,
ударно-канатное бурение скважин ведут
с использованием тиксотропной рубашки,
предотвращающей обрушение слабоустойчивых
пород, трение и захват породой обсадных
труб. Сущность этого метода состоит в
следующем. Бурение начинают желонкой
с одновременным забиванием направляющей
колонны обсадных труб на глубину 15-25 м.
Вокруг верхней части обсадной колонны
проходят шурф объемом 3-5 куб. м с наклонным
в сторону скважины дном. На расстоянии
30-40 см от дна шурфа в направляющей колонне
прорезают три-четыре отверстия.
Рис. Х. Конструкция скважины с посадкой обсадных труб под защитой тиксотронной рубашки: 1 - настил; 2 - приемный шурф; 3 - желоб; 4 - глиномешалка; 5 - направляющая колонна; 6 - стенки скважины; 7 –
обсадная колонна; 8 - конусный башмак; 9 - фильтровая колонна; 10 - гравийная обсыпка; 11 - башмак-расширитель; 12 - тиксо-тропная рубашка; 13 - окно; 14- бентонитовый раствор
В направляющую опускают следующую обсадную колонну диаметром на 100 мм меньше, на конце которой устанавливают башмак-расширитель. После установки внутренней колонны на забой в кольцевой зазор между трубами забрасывают вязкую жирную глину для образования над коническим башмаком тампона высотой 0,5 м. Затем шурф заполняют тиксотропным глинистым раствором, проникающим через отверстия в направляющей колонне и заполняющим кольцевой зазор между трубами. В плотных породах бурят долотом с последующей чисткой скважины желонкой, а в рыхлых породах - желонкой. Во избежание закупорки водоносного пласта ходовая колонна останавливается в водоупорной кровле продуктивного пласта.
После этого в скважину спускают фильтровую колонну с конусным башмаком-расширителем.
Параллельно с углублением скважины желонкой осуществляют продвижение фильтровой колонны и обсыпку ее гравием. Толщина гравийной обсыпки должна быть 50-80 мм. Таким образом, скважина углубляется в почву водоносного пласта.
5.3 Оборудование, буровой снаряд и инструменты.
Буровой инструмент в ударно-канатном бурении бывает четырех групп: технологический, включающий буровой снаряд и желонки; вспомогательный, для сборки снаряда и работы с обсадными трубами, специальный — обсадные трубы и приспособления для преодоления осложнений в скважине и аварийный. Для разрушения породы используют буровой снаряд, состоящий из четырех элементов: долота(1), ударной штанги(2), раздвижной штанги(3) и канатного замка(4).
В
отдельных случаях при бурении неглубоких
скважин в мягких породах в снаряд можно
не включать раздвижную штангу, а иногда
и канатный замок.
Долота (рис. Х) изготовляют из углеродистой инструментальной стали с последующей термической обработкой. В нижней части долота имеется лезвие 5, в верхней части — шейка 2, заканчивающаяся конус- ной резьбой 1. Между шейкой и лезвием находятся лопасти 3 с боковыми ребрами 4, служащими для округления стенок скважины. Угол заточки лезвия долота (угол приострения) выбирается в зависимости от твердости буримых пород от 70° для мягких пород, до 130° для самых твердых пород и валунов. Поскольку ударно-канатное бурение применяют в различных породах, в соответствии с породами используются и разные типы долот.
Рис.6. Долота для ударно-канатного бурения: а- плоское; б- двутавровое; в- округляющее; г- крестовое
При ударно-канатном бурении для удаления разрушаемой породы, а при проводке несвязных рыхлых пород и для непосредственного бурения применяют желонки. Желонка представляет собой отрезок трубы, снабженный на нижнем конце башмаком с заостренной кромкой и клапаном, с резьбой или серьгой на верхнем конце. Желонки в зависимости от условий бурения отличаются размерами и конструкцией клапана, в отдельных случаях применяют поршневые желонки.
Самым неотъемлемым инструментом для ударно- канатного бурения, конечно же, является буровая установка. Основные элементы буровой установки: ударный механизм, лебёдки, механизм подачи, механизм для свинчивания и развинчивания инструмента, распределительные трансмиссии, силовой привод, мачта, основание и ходовая часть.
Классификация буровых установок осуществляется по характеру транспортной базы, по назначению, глубине бурения и другим признакам.
Типы установок для ударно-канатного бурения: Бу-20-2М, БС-3, УКС-22М, "Амурец-100". Модернизированные буровые установки: БУ-20 (рис.Х), БУ-20-2У, БУ-20-3, БУ-20-2УШ. .
Б
С-3
Предназначен для горных работ при
мостостроении, гражданском и промышленном
строительстве, при возведении опор ЛЭП,
а также для бурения скважин под сваи в
обсадной трубе. БС-3 доказал свою
эффективность в скальных и вечномерзлых
грунтах. Станок предназначен для
эксплуатации в районах крайнего Севера,
Сибири и Дальнего Востока при температурах
окружающей среды от -40 С до +40 С и
относительной влажности до 90% при 25С.
Технические характеристики:
диаметр бурения скважины, мм 450-1200,
глубина бурения 100 м,
величина хода бурового инструмента 700-810-960-1070 мм,
частота ударов бурового инструмента, 0.66-0-83 1/с,
масса станка 32 т,
удельное давление на грунт 0,9 кг/см2,
мощность электродвигателя главного привода 75 кВт.
Буровые станки типа УКС предназначены для бурения скважин ударно-канатным способом.
Механизмы станка смонтированы на раме 1, установленной на пневматических скатах грузовой автомашины. Вал 2 главного привода получает вращение от электродвигателя через клиноременную передачу.
Главный вал передает вращение валу ударного механизма, желоночным и талевым барабанам зубчатой передачей, а валу инструментального барабана 3 - цепной. Желоночный и талевый барабаны насажены на общую ось 4 и могут вращаться независимо друг от друга. На раме станка в месте расположения рукояток управления установлены кнопки 5 пускателя главного электродвигателя.
Рабочий канат с инструментального барабана протянут на направляющий блок 6 оттяжной рамы 7 и далее через оттяжной блок 8 канат поступает на инструментальный блок 9 оттуда спускается к буровому снаряду.
Канат с желоночного барабана перекинут через блок на мачте и прикреплен к желоночному снаряду.
При обычных условиях эксплуатации мачту 10 раскрепляют трубчатыми растяжками 11. Для облегчения подъема деталей бурового снаряда при его сборке и разборке на мачте имеется консольная кран-балка 12 с подвижной червячной талью.
Рис.Х. УКС-22 Выполняет ударно-канатное бурение
Рис.Х. Буровая установка БУ-20
Р
ис.7.
Кинематическая схема УКС