2. Механизация подачи долота на забой.

Для эффективного разрушения проходимых в процессе бурения горных пород необходимо, чтобы на породоразрушающем инструменте поддерживалась определенная нагрузка; поэтому по мере разрушения породы долото должно подаваться на забой, причем подавать его необходимо с соответствующей темпу разрушения породы скоростью. Наиболее простое решение этого вопроса — подача долота ручным способом путем растормаживанпя тормозной рукояткой ленточного тормоза буровой лебедки.

Равномерность такой системы подачи долота на забой всецело зависит от индивидуального искусства бурильщика. Для обеспечения контроля за нагрузкой на долото применяются различного типа индикаторы веса. Однако даже опытный бурильщик при помощи индикатора веса не сможет в течение достаточно продолжительного времени следить за равномерностью подачи долота на забой, так как, эта работа требует от него большого физического напряжения и; неослабного внимания.

Для механизации подачи долота на забой применяются механизмы трех типов: подачи долота на забой, регуляторы (полуавтоматы подачи) и автоматы подачи долота на забой. Механизмы подачи представляют собой устройства для подачи бурильной колонны на забой без приложения физического усилия бурильщика на тормоз буровой лебедки.

Полуавтоматы подачи представляют собой устройства, автоматически регулирующие величину одного из параметров бурения (поддерживая его постоянным, либо изменяя в необходимом для эффективного разрушения породы направлении).

Автоматы подачи, в состав которых в качестве исполнительных механизмов входят механизмы подачи и регуляторы подачи, представляют собой устройства, контролирующие процесс бурения в целом и обеспечивающие наиболее оптимальный режим разрушения горных пород, автоматически устанавливая соответствие между параметрами процесса бурения для достижения этого режима.

3. Механизмы подачи.

При использовании механизмов подачи, как и при ручной работе бурильщика, подача бурильной колонны на забой осуществляется путем периодического растормаживания тормоза буровой лебедки с помощью механизма, кинематически связанного с подъемным барабаном лебедки.

Механизмы подачи могут быть фрикционными, гидравлическими и электрическими. Устройство фрикционных механизмов основано на том, что растормаживание производится за счет изменения степени прижатия тормозных колодок к шкиву (при уменьшении степени прижатия колодок колонна подается на забой). В этих механизмах в процессе бурения сохраняется постоянная нагрузка на забой в зависимости от крепости проходимых пород. В действительности нагрузка может быть постоянной лишь при условии постоянства коэффициента трения между шкивом и тормозными колодками, а также при установившемся процессе бурения.

В гидравлических механизмах подачи под действием перемещающейся колонны масло перекачивается из одной части цилиндра в другую через специальный дроссель. Скорость подачи долота на забой зависит от скорости движения масла в системе, последняя зависит от сопротивления потока, регулируемого дросселем. Таким образом, гидравлические механизмы подачи — это механизмы, настроенные не на постоянную нагрузку, а на постоянную скорость подачи. При увеличении скорости подачи усилие на крюке возрастает, что приводит к снижению осевой нагрузки на долото, и наоборот, в твердых породах, когда механическая скорость проходки невелика, усилие на крюке падает и растет нагрузка на долото, что способствует разрушению проходимых пород. Такое свойство гидравлических механизмов подачи называется способностью к саморегулированию.

Электрические механизмы отличаются от описанных тем, что в них скорость подачи не зависит от нагрузки на крюке.

Наиболее распространены фрикционные механизмы подачи. Рассмотрим механизм подачи МПД-1 конструкции ЦИМТнефти с пневматическим управлением. Он состоит из тормозного устройства, пульта управления и компрессорной установки. Тормозное устройство, цепной передачей связанное с катушечным валом буровой лебедки, состоит в свою очередь из регулятора, тормозного шкива, тормозных колодок, рычагов, тормозной пружины и мембранной головки. Работа его происходит следующим образом: тормозная пружина обеспечивает плотное обжатие колодками тормозного шкива, через редуктор и цепную передачу связанного с катушечным валом буровой лебедки. При подаче сжатого воздуха в мембранную головку происходит оттормаживание и под действием собственного веса колонна подается на забой. Скорость подачи ее изменяется при перемене давления на мембрану, с помощью воздушного редуктора, установленного на пульте управления вместе с указателем скорости подачи долота. Эта скорость определяется по электрическому тахогенератору, который присоединен к валу тормозного шкива. Показания тахогенератора передаются через систему фильтров и выпрямителей.

Бурильщик устанавливает рукоятку воздушного редуктора в положение, при котором в мембранную головку подается воздух под определенным давлением, соответствующим нагрузке на забой, выбранной бурильщиком; нагрузка на долото будет пропорциональна давлению в мембранной головке. Если долото выбуривает проходимую породу, вес колонны на крюке будет возрастать до тех пор, пока момент от веса колонны не превысит тормозной. Только тогда тормозной шкив проворачивается (для увеличения плавности подачи шкив смазывается маслом), позволяя провернуться также и валу лебедки. Таким образом, соотношение между скоростью подачи долота и нагрузкой по МПД-1 поддерживается автоматически.

Механизм подачи МПД-1 достаточно прост, легко осваивается бурильщиками. По конструкции ему весьма близок механизм подачи МПД-75, используемый в буровой установке БУ-75; с помощью механизма МПД-1 можно осуществить подъем колонны, что иногда необходимо в процессе бурения для разгрузки долота или при неисправности дизелей. Для этих целей механизм МПД-75 должен иметь специальный электродвигатель, который при необходимости, чтобы ускорить подачу долота на забой, может быть включен на «спуск».