6. Новые методы бурения(электрогидравлический способ;электроимпульсное бурение;плазменное бурение).
Электрогидравлический способ. Предложен Л.А. Юткиным. Сущность способа заключается в том, что при высоковольтном импульсном разряде в жидкости в результате выделения значительных величин энергии в очень маленьком промежутке времени возникают и распространяются мощные ударные волны. Сила этих волн такова, что они могут разрушать горные породы, залитые жидкостью.
В скважине, заполненной водой, реализуется высоковольтный импульсный разряд. Под действием разряда в жидкости возникают и распространяются мощные ударные волны, которые и разрушают горную породу.
Скорость бурения при использовании этого способа составляет 0,5см/мин. Расход энергии на один разряд был 100кгс×м т.е 1000 Джоулей (1 Дж = 1Н×1м)
Электроимпульсное бурение (разработано профессором А.А. Воробьевым). При этом способе бурения скважина заполняется промывочной жидкостью, электрическая прочность которой превышает электрическую прочность породы забоя. К забою скважины прижимаются 2 электрода и подаются кратковременные электрические импульсы напряжения.
В этом случае разряд проходит через твердое тело. Электрический пробой сопровождается эффективным разрушением породы. В этом заключается принципиальное отличие между электроимпульсным и електрогидравлическим способом, где разряд проходит через жидкость.
Амплитуда импульсов достигает 250 кВ;
Емкость импульса достигает 15600 пФ;
Частота импульсов 30 Гц.
Электроимпульсный метод характеризуется малой энергоемкостью и отсутствием вращения бурового снаряда.
Плазменное бурение При этом способе бурения на забой скважины направляется струя холодной плазмы, имеющей температуру от4000°С до 40000°С. Источником плазмы является плазмотрон, который еще называется электродуговой плазменной горелкой. Рассмотрим принцип работы плазмотрона (см. схему).
Электрод (1) выполнен в виде стержня, электрод (5) в виде диска с отверстием (соплом). Между электродами зажигается дуга. Через канал вдоль электрической дуги со стороны первого электрода продувается газ. Проходя через столб разряда дуги газ, ионизируется, образуя плазменную струю и выходит из сопла в виде яркого светящегося факела. Охлаждается плазмотрон водой. Высокотемпературная плазменная струя используется для разрушения горной породы.
Схема плазматрона
|
1- электрод; 2 – канал; 3 – охлаждающая вода; 4 – столб дуги; 5 – электрод с соплом; 6 – плазменная струя; 7 – порода; 8 – источник тока.
Наибольший эффект имеет место при температуре дуги равной 4000-4500°С. Дальнейшее увеличение температуры приводит к расплавлению породы. Скорость плазменной струи до 2000м/с. Мощность плазменной горелки 150-400кВт. Напряжение питания 1600В. Скорость бурения достигнутая для этого метода 5м/ч (труднобуримые породы)
|
7. Классификация бурильних машин.
Классификация бурильных машин.
Бурильные машины могут быть классифицированы по таким показателям:
область применения;
назначение;
способ распушения породы;
типу конструкции;
виду потребляемой энергии.
По области применения бурильные машины подразделяются на:
бурильные машины для подземных работ;
бурильные машины для открытых работ.
По назначению бурильные машины подразделяются на:
бурильные машины для бурения шпуров;
бурильные машины для бурения скважин.
Шпуры обычно имеют диаметр от 35 до 75 мм и длиной до 5 метров. Более глубокие шпуры или шпуры более 75 мм называются скважины.
По способу разрушения и типу конструкции бурильные машины делят на:
бурильные машины огневого бурения
бурильные машины термомеханического бурения;
бурильные машины ударного бурения (перфораторы, станки ударно-канатного бурения);
бурильные машины вращательного бурения (сверла, сбоечно-буровые, гезенко-бурильные машины, станки с твердосплавным, алмазным и шарошечным инструментом);
бурильные машины ударно-вращательного бурения (перфораторы с независимым вращением бура, станки с погружными пневмоударниками);
бурильные машины вращательно-ударного бурения (буровые головк станков типа БУ, СБУ).
По виду потребляемой энергии бурильные машины делятся на:
электрические;
пневматические;
гидравлические;
комбинированные.