13.7 Гидроударное бурение

Гидроударное бурение как способ объединяет вращательное бурение и бурение с наложением ударных импульсов вдоль оси породоразрушающего инструмента. При гидроударном бурении применяют забойные гидроударные машины, которые включают в снаряд между колонной бурильных труб и колонковым набором.

Гидроударники предназначены для бурения разведочных скважин в породах IV – XII категорий по буримости с применением в качестве промывочной жидкости воды или глинистого раствора.

Бурение забойными гидроударными машинами характеризуется следующими основными преимуществами по сравнению с вращательным способом бурения:

• уменьшением степени искривления скважин при бурении трещиноватых, слоистых пород и пород с различными углами залегания;

• возможностью одновременного достижения значительных механических скоростей и проходок за рейс за счет использования более высоких осевых нагрузок и образования на забое зоны "предраз-

рушения";

• повышением ресурса бурильных труб;

• устранением заполирования алмазов при бурении малоабразивных твердых пород;

• повышением выхода керна и увеличением углубления за рейс вследствие снижения самозаклинивания керна;

• увеличением проходки на алмазную коронку при бурении с недостаточными осевыми нагрузками.

Недостатки гидроударного бурения:

• повышение износа одинарных колонковых труб и специальных технических средств;

• увеличение расхода алмазов при бурении пород X – XII категорий по буримости;

• низкие технико-экономические показатели при бурении импрегнированными коронками пород IX – XII категорий по буримости:

• возрастание скалывания алмазов при использовании

коронок с алмазами крупнее 50-30 шт/кар по сравнению с вращательным алмазным способом бурения;

• снижение сохранности керна;

• уменьшение возврата алмазов из отработанных коронок при

их рекуперации.

В зависимости от кинематики рабочего процесса гидроударники делятся на 4 группы: машины прямого, двойного, обратного и непосредственного силового действия. В практике бурения геологоразведочных скважин наибольшее применение получили гидроударные машины прямого действия.

Гидроударные машины по частоте ударов поршня-ударника о наковальню подразделяются на среднечастотные (20 Гц) и высокочастотные (42-60 Гц). Для среднечастотных машин характерны более высокие энергии единичного удара по сравнению с высокочастотными.

Феодосийский завод "Геотехника" выпускает унифицированные гидроударные машины Г76 и Г59, обеспечивающие возможность работы в двух режимах – ударном и высокочастотном.

Выбор оптимальных режимов бурения, а также гидроударной машины, колонкового снаряда и породоразрушающего инструмента производится, как и при вращательном бурении, на основании анализа геологических условий, физико-механических свойств горных пород (категорий пород по буримости, степени трещиноватости), сложности кернового опробования, возможности использования в качестве промывочной жидкости воды, глинистого раствора и др.

Режимы бурения при использовании гидроударных машин Г76У и Г59У приведены в таблице 13.7.

При проектировании режимов гидро-алмазного бурения следует максимальные нагрузки и частоты вращения применять в монолитных породах, минимальные – в трещиноватых, в абразивных породах частоту вращения снижать, а расход промывочной жидкости увеличивать.

В сильнотрещиноватых, раздробленных породах применение гидроударных машин дает высокий эффект. Рекомендуемые режимы бурения колонковыми трубами в комплекте с гидроударными машинами аналогичны режимам бурения специальными техническими средствами при вращательном алмазном бурении.

Таблица 13.7 – Рекомендуемые режимы бурения гидроударными

машинами Г76У и Г59У с использованием специаль-ных коронок

Параметры	Характеристика пород	Категория пород по буримости	Диаметр коронки, мм
			93	76	59
Осевая нагрузка, даН	Среднеабразивная Высокоабразивные Малоабразивные Среднеабразивная Высокоабразивные	VII – VIII IV – IX VIII – X VIII – X IX - XI	800-1000 400-500 700-800 400-500 300-400	800-1000 400-500 600-800 400-500 300-400	800 400 600 400-500 300
Частота вращения, об/мин	Среднеабразивная Высокоабразивные Малоабразивные Среднеабразивная Высокоабразивные	VII – VIII IV – IX VIII – X VIII – XI IX - XII	36-60 30 30 30 20	60-72 36-60 36-60 30 20	120 60-72 60-72 42 30
Расход промывочной жидкости, л/мин	Среднеабразивная Высокоабразивные Малоабразивные Среднеабразивная Высокоабразивные	VII – VIII IV – IX VIII – X VIII – X IX - XI	180-200 200 200 200 200-220	180-200 200 200 200 200-220	140-160 160-180 160-180 180 180