книги из ГПНТБ / Сооружение высокодебитных водозаборных и дренажных скважин

Для забуривания скважин в сухих грунтах и для замены іводы ,в отстойниках организации Минводхоза УіССР успешно применяют с а м о в с а с ы в а ю щ и й насос С-245.

При бурении скважин с помощью центробежных на­ сосов используют п е с к о в ы е насосы типа 4ПС-9, 8ГРУ-12, а для вакуумной подзарядки центробежных — вакуумные насосы типа КВН-4, ВВН-3 и др.

Для отвода пульпы, поступающей в вертлюг, при­ меняют гофрированные, армированные ш л а н г и внут­ ренним диаметром 100—150 мм, а для вакуумной под­ зарядки и для подачи воздуха от компрессоров — шлан­

из резины толщиной 4,5—5 мм, а для закрепления ве­

Рис. 23. ПриспосоЬлеіше для наращивания колонн:

а — фланцевое; б — с фигурными захватами.

с

Рис. 24. Вилка подкладная.

вое из которых представляет собой ф л а н е ц со ско­ бой, в котором просверлены отверстия, соответствующие фланцу бурильной колонны. Оба фланца (трубы и со скобой) скрепляют болтами. Второе приспособление имеет вид і-гожлінц с фигурными заходящими под фла­ нец бурильной колонны захватами, которые зашплин-

наращивания и свертывания бурильных колонн. На вил­ ку опираются косынки фланцев, что обеспечивает сво­ бодный пропуск болтов через отверстия фланцев.

Техническая характеристика ударно-канатных модернизированных станков с роторной приставкой и навесным оборудованием

Скважины при гидрогеологических изысканиях для водоснабжения и водопонижеиия в нашей стране и за рубежом чаще бурят удаірно-канатным способом.

Это объясняется тем, что несмотря на известные не­ достатки, главные из которых относительно низкая ско­ рость проходки и большой расход обсадных труб, именно удіари-го-канатное бурение обеспечивает возможность уст­ ройства скважин больших диаметров, необходимых для создания мощного контура гравийной обсыпки фильтра и установки крупногабаритных глубинных насосов, об­ ладающих высокой производительностью.

Целесообразность проходки скважины большого диа­ метра эффективным вращательным способом бурения с обратной промывкой обусловила необходимость модер­ низации станков ударно-канатного бурения типа

34

УКС-22М путем оснащения их роторной приставкой и соответствующим навесным оборудованием.

При этом ставилась задача модернизировать стан­ ки без конструктивных изменений каких-либо его узлов с тем, чтобы сохранить возможность бурения как удар­ но-канатным, так и вращательным способом с обратной промывкой. С решением этой задачи станок УКС с при­ данной ему роторной приставкой применяли для комби­ нированного бурения, обеспечивающего проходку сква­ жин большого диаметра в любом геологическом раз­ резе.

Для вертикального дренажа преимущественно бурят скважины глубиной не более 200 м начальным диамет­ ром до 820 мм с установкой фильтров диаметром до 377—426 мм. Естественно, что и в основу модернизации станков УКС были положены эти же параметры. Техни­ ческая характеристика станков УКС-22М и УКС-ЗОМ по грузоподъемности лебедок и мачты, а также по высоте последней вполне отвечает требованиям этих парамет­ ров. Наличие у станка трех лебедок, облегчающих на­ ращивание бурильных труб и спуско-подъемные опе­ рации, делает его пригодным для проведения враща­ тельного бурения с обратной промывкой. Небольшой вес станка УКС-'22М с роторной приставкой (9,4 т) и возможность привода всего агрегата от передвижной электростанции мощностью лишь в 50 кВт позволяют ис­ пользовать его в разнообразных условиях.

При выборе способа обратной циркуляции промывоч­ ной жидкости предпочтителен отсос пульпы из скважи­ ны, что не требует оборудования ее устья герметизиру­ ющей головкой (сальник-превентор). Для отсоса пуль­ пы принят эрлифтный способ, имеющий по сравнению с отсосом центробежными насосами следующие пре­ имущества: использование при снижении уровня про­ мывочной воды, надежность в работе даже в условиях незначительного нарушения герметичности соедине­ ний в бурильной колонне, простота организации, возможность использования имеющихся марок пе­ редвижных компрессоров производительностью от 5 до

9 м3/мин.

ПНИИИС разработал и провел заводские и производ­ ственные испытания ряда модификаций роторных при­ ставок к станкам УКС для бурения вращательным спо­ собом с обратной промывкой.

При проектировании приставки учитывалась необхо­ димость компановки ее полностью из узлов роторных и ударно-канатных станков (частично и автомашин), вы­ пускаемых отечественной промышленностью. Скомпанованнып агрегат обеспечивал возможность в процессе проходки скважины быстро переходить от вращательно­ го бурения способом обратной промывки к ударно-ка­ натному и наоборот. Учитывались также удобство монтажа (демонтажа) и транспортировки, вес и габа­ риты агрегата, требования техники безопасности и про­ чее.

На первом этапе конструкторских и эксперименталь­ ных работ проведена модернизация станка УК.С-22М с присоединением роторной приставки непосредственно к раме на двух шарнирах, из которых один разъемный (модификация УКС-22М-ОП). Передними дополни­ тельными опорами служат два винтовых домкрата. Рас­ стояние между низом рамы роторной приставки и по­ верхностью земли составляет лишь 0,9 м, уменьшаясь под балками роторной площадки до 0,3 м.

Основной недостаток модификации УКС-22М-ОП — низкое положение ротора, что исключает проведение бурения с обратной промывкой при залегании уровня грунтовых вод на глубине меньше 3 м. Высокое стояние грунтовых вод наблюдается в очень многих районах, а на площадях, предназначенных для вертикального дре­ нажа, — почти повсеместно, поэтому такой недостаток препятствует широкому использованию агрегата УКС-22М-ОП. С низким положением роторной пристав­ ки связаны и трудности смены и очистки породоразру­ шающего наконечника под роторной площадкой. Ра­ бочему приходится выполнять эти операции вручную в стесненном пространстве, что не отвечает требованиям техники безопасности.

В последующем была проверена целесообразность модернизации станка УКС-ЗОМ также путем присоеди­ нения к раме станка роторной приставки с помощью двух шарниров. В выполненной модификации УКС-ЗОМ-ОП привод для вращения ротора осуществ­ лялся непосредственно от главного вала станка при помощи двухступенчатой однорядной цепной пере­ дали.

В процессе производственных испытаний выявилось, что при цепной передаче от главного вала неравномер-

36

иые нагрузки, воспринимаемые ротором при проходке галечниковых и трещиноватых пород, передавались на главный вал и ударные нагрузки разрушающе дейст­ вовали на всю систему передачи.

У модификации УКС-ЗОМ-ОП тот же основной не­ достаток— низкое положение ротора (1,5 м ) —-исклю­ чает возможность вести бурение с обратной промывкой при залегании уровня грунтовых вод на глубине меньше

3 м.

Потребление электроэнергии станком УКС-ЗОМ-ОП в сумме с двумя насосами для подачи воды превышает 50 кВт. Для привода ено необходимы передвижные электростанции мощностью 75—100 кВт или требуется линия электропередачи, что крайне ограничивает при­ менение станка.

Бурение скважин глубиной до 200 м и диаметроам 820 мм надежно обеспечивается модификациями УКС22М, поэтому работы по модификации станка УКС- ЗОМ-ОП более ;не продолжались.

УКС-22М наиболее приспособлен к вращательному бурению с обратной промывкой, и дальнейшие конструк­ торские работы были направлены на создание роторной приставки, обеспечивающей бурение при положении грунтовых вод на любой глубине, вплоть до их залега­ ния у поверхности земли.

На первом этапе работ в этом направлении была создана роторная приставка на специальной эстакаде высотой 5,2 м (УКС-22М-ОППР). Стол ротора поднят над поверхностью земли на 6,5 м. Эстакада изготовлена из труб диаметром 102—115 мм, соединяемых на болтах. ■Привод ротора (250—310 мм) осуществлялся от индиви­ дуального электромотора А-72-8 мощностью 13 кВт с числом оборотов 760 в минуту. Включение и выключение ротора происходило через муфту сцепления с верхней площадки эстакады.

Высота эстакады (5,2 м) позволяла поднять кондук­ торную колонну скважины на высоту до 4,5—5 м. Под­ держание в кондукторной колонне на этой высоте уров­ ня воды, закачиваемой насосом, создавало в стволе скважины дополнительное гидростатическое давление (до 0,5 атм), обеспечивающее устойчивость стенок сква­ жины.

Серьезный недостаток станка УКС-22М-ОППР — не­ обходимость на каждой скважине монтировать и демон­

37

тировать эстакаду. Эти операции занимали значительно больше времени, чем все остальные, в связи с чем эта модификация не могла быть рекомендована к внедре­ нию.

В дальнейшем разработана модификация станка УКС-22М-РПМ, в которой устранен отмеченный недо­ статок и внесены существенные конструктивные улуч­ шения. Заводские и производственные испытания под­ твердили, что эта модификация вполне отвечает требованиям, предъявляемым к станкам для бурения способом обратной промывки, имеет значительные пре­ имущества по сравнению с другими типами УРБ и УКС и поэтому рекомендована для серийного производства.

Ниже дано описание станка УКС-22М-РПМ и разра­ ботанного к нему бурового оборудования.

Станок УКС-22М-РПМ. Базой буровой установки служит серийный станок УКС-22М. Станком с пристав­ кой можно вести бурение как ударно-канатным, так и вращательным способами с прямой или обратной про­ мывкой.

Устройство роторной приставки (рис. 25). Основны­ ми частями роторной приставки являются рама пло­ щадки с ротором, нижняя рама и выбросные секцион­

38

ные стойки. На раме площадки уложен дощатый на­ стил, установлен ротор (Р-250 или Р-130), электро­ мотор, клиноременная передача и вал с муфтой сцеп­ ления.

Роль одной из опор роторной площадки выполняет мачта станка, на которой в трех разных по высоте ме-

Рнс. 25. Комбинированный буровой станок УКС-22М-РПМ:

39

стах (2; 3,5 и 4,5 м) прикреплены кронштейны; на раме роторной площадки также имеется кронштейн.

Роторная площадка присоединяется к мачте станка при помощи шарнира, состоящего из кронштейна пло­ щадки, одного из кронштейнов мачты и шкворня с осью в горизонтальной плоскости. Такое соединение позволя­ ет не отсоединять роторную площадку при опускании мачты для перевода станка в транспортное положение. Станок транспортируется вместе с роторной площадкой, находящейся в горизонтальном положении на мачте станка.

Вторая плоская опора состоит из нескольких секций, каждая из которых имеет две стойки, жестко соединен­ ные между собой уголками. Секции соединяются между собой, а также с рамой роторной площадки и с нижней рамой при помощи фланцев. Стойки выполнены из труб диаметром 108 мм.

Прикрепляя роторную площадку к тому или иному кронштейну на мачте и изменяя число секций опоры, можно установить роторную площадку на одном из трех положений от поверхности земли. Роторную площадку в разное положение по высоте устанавливают с мачты при помощи лебедок станка. Все вертикальные нагрузки при спуско-подъемных операциях передаются через стол ротора на роторную площадку и воспринимаются мач­ той станка и выбросными секционными стойками (нога­ ми). Реактивный крутящий момент воспринимается роторной площадкой и передается от нее на мачту станка, а через выбросные стойки и нижнюю раму пло­ щадки— также и на раму самого станка.

Для направления квадрата предусмотрены тросовые направляющие, стяжные болты которых установлены на швеллерах роторной площадки.

Ротор включают и выключают при помощи муфты сцепления, рычаг от которой находится на роторной площадке и выведен вниз к пульту управления станка, так же как и кнопка включения электромотора. Эта дублированная система облегчает управление в процес­ се бурения.

Если во время вращательного бурения нужно пройти ударно-канатным способом слои крепких пород с валу­ нами или спустить в скважину обсадные трубы или фильтры диаметром до 800 мм, ротор легко снимают (он прикреплен четырьмя болтами) без демонтажа ро­

40