книги из ГПНТБ / Сооружение высокодебитных водозаборных и дренажных скважин

торной приставки. Так же быстро можно вновь перейти и на бурение вращательным способом, поставив ротор обратно.

Бурильная колонна. ПНИИИС в процессе модерни­ зации станков ударно-канатного бурения для бурения способом обратной промывки опробовал и провел произ­ водственные испытания ряда модификаций бурильной колонны с отсосом пульпы эрлифтом.

На первом этапе применяли бурильную колонну из труб диаметром 168 мм на замковых соединениях ЗШ-203 с внутренней подачей воздуха по трубам диа­ метром 50 мм с ниппельным соединением и левой резь­ бой. Внутреннее сечение замков ЗШ-203 расточено до диаметра 140—144 мм.

Эта конструкция обеспечивает необходимую герме­ тичность замковых соединений и имеет требуемую проч­ ность. К недостаткам относится сложность спускно­ подъемных операций с одновременным свинчиванием (развинчиванием) бурильных и воздухоподающих труб, а также сужение проходного отверстия, ограничивающе­ го вынос с пульпой крупных частиц породы. В процессе бурения внутренние воздухоподводящие трубы не вра­ щаются, поэтому засасываемые в колонну обломки по­ род нередко заклиниваются между трубами, что приво­ дит к обрыву воздухоподводящих труб и падению их в скважину. Как показал опыт, такая система не может быть рекомендована для бурения с обратной промывкой в породах, включающих крупный щебень и гравий. При бурении с указанной колонной труб применяют вертлюгсальник с внутренней подачей воздуха.

В последующем разработана, изготовлена и подверг­ нута производственным испытаниям бурильная колонна из труб диаметром 219 мм с наружной подачей воздуха по двум боковым трубкам диаметром 25,6 мм. Буриль­ ные трубы снабжены фланцевыми соединениями с гер­ метизирующими прокладками, воздушные—-муфтами с резиновыми уплотнителями. Вертлюг-сальник обеспечи­ вал непрерывную подачу воздуха к боковым воздухотюдводящим трубкам.

Но здесь выявилась ненадежность соединений в экс­ плуатации из-за частой поломки наружных воздухопод­ водящих трубок и нарушения герметичности, особенно при бурении на глубину свыше 50—70 м, в связи с чем дальнейшие работы с этой колонной бурильных труб

41

лифта колонна труб должна быть герметична. Это обес­ печивается при помощи резиновых прокладок, заложен­ ных в специальные кольцевые проточки на торцевых плоскостях ниппеля н муфты замкового соединения.

Внижней трубе бурильной колонны в зазоре между наружной и внутренней трубами встроен смеситель эр­ лифта. При прекращении подачи воздуха пульпа будет поступать через отверстия смесителя, что может приве­ сти к его засорению. Для предупреждения этого явле­ ния во всех каналах смесителя установлены обратные шариковые клапаны.

Вкаждой секции бурильных труб (в нижней части пульпоподъемной трубы) есть отверстие — дополнитель­ ный аэратор, что обеспечивает насыщение пульпы в пульпоподъемной колонне воздухом в течение всего периода работы эрлифта. Одно отверстие пропускает воздух по 1—1,5 м3/мин. При длине каждой трубы в 4—4,5 м воздух (9 м3/мин) пропускается 6—9 отвер­ стиями в интервале глубин 30—50 м. При достижении скважиной глубины 50—60 м воздух уже не поступает

42

до смесителя и весь выходит через отверстия в пульпоподъемной колонне, обеспечивая работу эрлифта. При подобном распределении воздуха отдельными порциями улучшается работа эрлифта.

Как показал опыт, при такой системе эрлифта шлам поднимается с забоя при глубине бурения 200 м и более.

Во И'Зібежание попадания пульпы в воздухопровод­ ное межтрубное кольцевое пространство при прекращении

Для механизации свинчивания и развинчивания бурильных труб с помощью ротора на верхнем и ниж­ нем концах каждой секции бурильной трубы приварены два отрезка швеллера. При свинчивании колонны швел­ лерные отрезки нижней трубы ставят во вкладыши, а на швеллеры верхней трубы накладывают специальный ключ, рукоятку которого упирают в мачту станка, после чего сообщают ротору левое вращение (при развинчи­ вании — правое).

Основные преимущества двойной бурильной колонны со специальными замковыми соединениями ЗШ-210 по сравнению с другими системами следующие:

обеспечение герметизации бурильной колонны для надежной работы эрлифта;

полная механизация свинчивания и развинчивания бурильной колонны, что резко повышает производитель­ ность труда и улучшает технику безопасности;

свободное сечение пульпоподъемной колонны, что обеспечивает подъем пульпы с включениями породы диаметром до ПО—115 мм.

Квадрат. Рабочая труба (квадрат) состоит из двух труб. К наружной трубе по всей ее длине -с противопо­ ложных сторон приварены два швеллера, создающие необходимые грани, соответствующие сечению вклады­ шей ротора.

На нижнем конце квадрата есть ниппель замкового соединения, на верхнем — фланец для крепления к верт­ люгу-сальнику.

Вертлюг-сальник. Для бурильной двойной колонны вертлюг имеет наружный подвод воздуха к межтрубно­ му кольцевому зазору. В верхней части между шпинде­ лем и корпусом вертлюга устроена специальная каме-

43

Рис. 27. Вертлюг-сальник с пневмозащитой от пульпы:

/ — серьга; 2—головка; 3 — камера; 4 — подшипники; 5—шпшгдель; 6—тройник; 7—воздухопровод к камере.

5

Рис. 28. Пиевмокондуктор:

*44

обходимость частого ремонта.

Пневмокондуктор. В комплект оборудования к станку УКС-22М-РПМ входит специальный пневмокондуктор. При залегании уровня грунтовых вод на глубине менее 3—4 м бурение с обратной промывкой происходит путем поднятия кондукторной колонны скважины выше поверх­ ности земли, причем уровень воды поддерживается на высоте, обеспечивающей создание в кондукторной колон­ не столба воды на 3—4 м выше статического уровня с непрерывной подкачкой воды.

При поддержании такого уровня создается угроза прорыва воды по затрубному пространству; для предуп­ реждения этого внутри кондукторной колонны устанав­ ливают дополнительный кондуктор с пневмотампоном

(рис. 28).

Породоразрушающий инструмент. Для проходки пес­ чаных пород широко используют четырехлопастное до­ лото, армированное твердыми снлаваіми (рис. 29).

Для глинистых пород разработано несколько модифи­ каций долот, из которых лучше всего зарекомендовало себя долото с забурником и отсосом пульпы через отвер­ стия в нижнем обрезе трубы несущей лопасти.

45

Техническая характеристика роторных специализированных станков для бурения скважин большого диаметра с обратной промывкой

(БА-1, УВД-100, ФА-12)

Буровая установка БА-1.

Разработка станков по бу­ рению скважин роторным способом с обратной про-' мывкой началась в 1963 г. в Подмосковном научно-ис­ следовательском угольном институте (ПНИУИ). На первом этапе здесь прово­ дили экспериментальные ра­ боты на станке УРБ-ЗАМ со специально изготовленным комплектом навесного обо­ рудования. Позднее (1964 г.)

1 5 5 0 0

46

в том же институте был спроектирован, изготовлен и прошел заводские испытания специализированный ста­ нок БА-1 (рис. 30).

47

Р я с . 31. С х е м а буров-оіі уста -

17120

Втечение 1965—1966 гг. станком БА-1 проводилось экспериментальное бурение водопонизительных сква­ жин в Подмосковном угольном бассейне. Как известно,

вгеологическом строении Подмосковного бассейна большое место занимают глины, пески-плывуны, трещи­ новатые известняки, крепкие песчаники. Карстовые воронки и усиленное водопоглощение в значительной степени осложняли работы по бурению скважин с обрат­ ной промывкой. '

Вэтих условиях станок БА-1 не оправдал возлагае­

мых на него надежд, и дальнейшее внедрение его в практику было приостановлено. Сведения по конструк­ ции станка БА-1 и о результатах его испытания до 1971 г. не публиковались, поэтому . работы института

48

П Н И УИ оставались неизвестными в технических кругах. В то ж е время на Украине началось массовое буре­ ние скважин с помощью навесного оборудования к стан­ кам УРБ-2А , УРБ-ЗАМ и 1 БА - 15В, предложенного ин­

ститутом В'одгео совместно с Миінводхозом УССР. Буровая установка У ВД -100 разработана СКВ М ини­

стерства геологии СССР.

Схема установки представлена на рисунке 31.

Буровая установка УВД-100 изготовлена Шиг-

строя.

Испытание проводили на двух участках, первый из

ками со статическим уровнем 2—10 м от поверхности

1320 мм с установкой кондуктора на глубину 1,5 м, пос­ ле чего до проектной глубины бурили долотом 920 и 1120 мм. В обводненных породах забуривание до глуби­ ны 7—15 м вели с промывкой забоя грунтовым насосом, а после с помощью эрлифта. На глубине 70—80 м дав­ ление достигало 9—9,5 атм, и при подаче воздуха необ­ ходимо было переходить на второй смеситель, располо­ женный на 30—35 м выше первого.

На бурение скважин глубиной 100 м затрачивалось 8 ст/смен. Средняя скорость при проходке составляла: механическая — 6 м/ч; техническая — 2,2 м/ч; коммерче­ ская— 600 м на станко/месяц.

В ходе испытаний были выявлены и недостатки: при бурении по крупным галечникам и валунам про­

исходила забивка насоса 8ГРУ 12 и срыв вакуума; при бурении на третьей и четвертой скоростях раска­

чивались штанги и вертлюг; при завозе станка автомашиной КРАЗ-257 возникали

трудности наезда на точку из-за большой длины сцепа и больших радиусов поворота.

Установка УВД-100 была принята комиссией и после устранения всех замеченных недостатков рекомендована к серийному изготовлению.

Буровая установка ФА-12 испытывалась и применя­ лась в организациях Минводхоза СССР и Минводхоза УССР в 1969 г.

Схема установки представлена на рисунке 32.

50