книги из ГПНТБ / Куличихин Н.И. Разведочное бурение учебник

Передвижные буровые вышки

За последнее время стали применяться передвижные вышки с металлическими мачтами. Эти мачты готовятся для буровых уста­ новок, рассчитанных на бурение скважин глубиной до 300—500 м.

Мачты монтируются на общем основании со зданием, в котором размещается буровое оборудование, и устанавливаются на металли­

мачта МРУГУ-2 обесдечивает подъем (спуск) свечей длиной до 9,5 м элеваторами любых типов. Мачта (рис. 70) состоит из стрелы 1, основания 7, боковой 8 и задней опор направляющего устройства 5.

Стрела представляет собой сварную трубную конструкцию и несет на себе следующую техническую оснастку: свечеприемник 2, грузоподъемную укосину (съемную), тоннельную лестницу 3, крон-блок 9.

С основанием мачты стрела соединяется при помощи фланца. При бурении наклонных скважин мачту вручную, с помощью винто­ вой домкратной опоры и боковой сошки 4, можно установить под нужным углом.

В транспортном положении стрела мачты располагается вдоль продольной оси установки. Подъем стрелы мачты в рабочее положе­ ние производится лебедкой станка или трактором через грузоподъ­ емную укосину и тросовую настройку.

§4. ОБЩИЕ ДАННЫЕ

КРАСЧЕТУ БУРОВЫХ ВЫШЕК

Основной технической характеристикой буровой вышки является:

где к — коэффициент, учитывающий продольные размеры элеватора, крюка, талевого блока и высоту, необходимую для маневрирования при подъеме. Обычно к берется в пределах 1,3—1,5; чем больше скорость подъема крюка, тем большим должен быть коэффициент к.

Грузоподъемность копра определяется из расчета максимальной нагрузки, воспринимаемой копром при подъеме прихваченного бурового снаряда. Максимальная нагрузка на крюк будет

где Qmax — максимальная нагрузка на крюке в кгс; Рл — грузо­ подъемность лебедки в кг; т0 — максимальное количество рабочих струн в талевой системе (определяется канатоемкостью барабана лебедки); ß — возможная перегрузка лебедки; ß = 1,25.

Общая нагрузка на кронблок Qo6 равна:

а) при закреплении конца каната на талевом блоке (рис. 71, а)

б) при оснастке талей с неподвижным концом каната (рис. 71, б)

Для глубокого бурения оснастку талей производят с неподвиж­ ным концом, к которому подключают индикатор нагрузки.

Кронблок должен быть установлен таким образом, чтобы сила Q0(t была приложена в центре верхней рамы вышки или мачты.

При глубоком бурении вышка испытывает очень большие на­ грузки, поэтому ноги ее нужно устанавливать на прочном фундаменте,

болтами или скобами; длина ряжей должна быть такой, чтобы концы их были подведены под опорное основание буровой вышки.

Для бурения скважин глубиной 300—500 м буровой станок устанавливают на якорный фундамент, заглубляемый на ~ 1 ,5 —2 м (рис. 72).

Для бурения скважин глубиной более 500—600 м буровой станок и двигатель устанавливают иногда на бетонных фундаментах. За­ глубление фундамента зависит от его веса, который должен быть в 3—4 раза больше веса устанавливаемого на нем станка. Размеры фундамента в плане принимаются с таким расчетом, чтобы габариты его выступали за габариты опорной плиты устанавливаемого на нем станка на 200—300 мм с каждой стороны. Фундамент под станок должен выступать над полом буровой настолько, чтобы не ограни­ чивался ход шпинделя.

При бурении вертикальной скважины вертикальность шпинделя проверяют по отвесу, шнур которого должен занимать в шпинделе центральное положение.

Рис. 73. Типовая схема монтажа оборудования для бурения скважин глу­ биной до 600 м.

1 — станок; 2 — электродвигатель к станку; 3 — буровой насос; 4 — электродвигатель для привода насоса; 5 — подсвечник; 6 — передние ворота для затаскивания длинных труб; 7 — батареи; 8 — полка для инструмента; в — верстак; 10 — магнитная пусковая станция;

л— отопительные батареи; 12 — задние ворота; 13 — отопительный котел; 14 — бак для

воды; 15 — стол для оформления документов; 16 — ящик для инвентаря.

1 2 3 ‘J 5 6 7 8

Рис. 74. Схема установки бурового агрегата ЗИФ-1200МР:

1 — буровой станок; 2 — пусковой реостат; 3 — сигнальная сирена; 4 — магнитная стан­ ция; 5 — передвижная электростанция; в — буровой насос; 7 — ограждение бурового на­ соса; 8 — электродвигатель бурового насоса; 9 — обвязка буровых насосов; 10 — бак с на­ сосом для охлаждения тормозов лебедки; 11 — механизм свинчивания и развинчивания;

А— кабинет старшего бурового мастера; В — кладовая для инструмента и запасных частей;

С— стеллаж; D — подсвечник; Е — верстак; F — печь.

Если станок устанавливают для наклонного бурения, то совпа­ дение оси шпинделя с азимутальным направлением скважины про­ веряют следующим образом: по линии направления скважины укрепляют вертикально четыре визирные вешки (по две вешки с каждой стороны станка); затем, освободив крепление вращателя, поворачивают шпиндель так, чтобы он занимал примерно горизон­ тальное положение. Через шпиндель пропускают прямую штангу и закрепляют в зажимных патронах, при этом ось штанги должна совпадать с осью шпинделя. Наблюдая через штангу, передвигают

Рис. 75. Плавучая буровая установка для структурного бу­ рения на реках се­ веро-западной Си­ бири.

1 — буровой станок

станция ЖЭС-60; 4 — магнитная станция; 5— пусковой шкаф; в — металлический копер; сваи; 7 — основные, 8, 9 —• носовые и кор­

мовые сваи.

станок до совпадения осевой линии шпинделя с направлением вешек и, проверив горизонтальность главного вала, закрепляют станок. Затем устанавливают шпиндель при помощи углового уровня под требуемым углом, в этом положении закрепляют вращатель.

Насос прикрепляют непосредственно к полу буровой болтамиглухарями.

При бурении скважин глубиной свыше 600—700 м, а также скважин меньших глубин, но проходимых в осложненных геологи­ ческих условиях, а также при гидроударном бурении устанавливают два насоса.

На рис. 73 показана схема монтажа оборудования для бурения скважин на глубину —500—600 м.

На рис. 74 приведена монтажная схема установки ЗИФ-1200МР для бурения на глубину 1800 м, а на рис. 75 — плавучая буровая установка, применяемая на реках северо-запада Сибири.

По а-а

Рис. 76. Камеры для подземного бурения станками ЗИФ.

А — при бурении вертикальных и наклонных скважин в сторону подходной горной выработки; Б — при бурении наклонных скважин из подходной горной выработки.

1 — подходная горная выработка; г — восстающая горная выработка; 3 — камера для установки станка насоса и двигателей; 4 — буровой станок; S — место укладки бурильных труб; в — канавка для отвода воды из скважины; 7—зумпф для воды; 8—раскоска горной выработки;

Установка бурового агрегата для подземного бурения

Для установки бурового агрегата в подземной выработке прохо­ дят камеру и гезенк (рис. 76).

Камера предназначается для размещения бурового оборудования и инструмента, а гезенк — для спуска и подъема штанг. Высота гезенка берется обычно равной 6,5; 9 или 12 м для подъема свечей длиной соответственно 4,5; 6 или 9 м. Угол наклона гезенка при­ нимается соответственно углу наклона скважины. Камеры и гезенки в неустойчивых породах закрепляют.

§ 6. ЗАБУРИВАНИЕ СКВАЖИНЫ, УСТАНОВКА НАПРАВЛЯЮЩЕЙ ТРУБЫ И КОНДУКТОРА

Забуривание скважины в мягких породах производится зубчатой коронкой или ложкой, в породах средней крепости — коронкой, армированной твердыми сплавами, в крепких породах — шарошеч­ ным долотом.

Перед забуриванием скважины на месте ее заложения выкапывают приямок, чтобы под шпиндель станка можно было завести короткий

снаряд, состоящий из переводника, короткой колонковой трубы и бурового наконечника. В приямок опускают забурочный снаряд, соединяющийся со штангой, пропущенной через шпиндель. Штангу закрепляют в зажимных патронах станка, соблюдая строгую соо­ сность по отношению к оси шпинделя. Затем еще раз проверяют направление шпинделя и начинают забуривание скважины. Необ­ ходимо следить за тем, чтобы скважина забурилась по заданному

направлению.

Обычно скважину забурником углубляют до коренных пород и врезаются в них на 1,0—1,5 м.

Верхние горизонты пород часто представляют собой свалы раз­ личной крупности, твердости и окатанности, не связанные цемен­ тирующим материалом, поэтому ствол скважины на этом начальном участке должен быть закреплен обсадными трубами.

Направляющая труба (рис. 78) служит для предохранения устья скважины от размыва и направления изливающейся из сква­ жины промывочной жидкости в желоб. Длина направляющей трубы подбирается с таким расчетом, чтобы она вместе с тройником была больше глубины ее установки на 25—35 см.

Перед спуском трубы в скважину закладывают 2—1,5 ведра жирной глины, размешанной с водой до густого тестообразного состояния, или 2 ведра густого цементного раствора. Для того чтобы глину или цемент выдавить в затрубное пространство, в баш­ мак направляющей трубы забивают пробку и, спуская трубу в сква­ жину, вдавливают ее в глину или цементный раствор. Совпадение оси направляющей трубы с осью скважины проверяется отвесом (при вертикальной скважине) или угломером (при наклонной сква­ жине). Верхний конец направляющей трубы тщательно расклини­

дуктора — направлять ствол скважины, предохранять стенки сква­ жины в верхних неустойчивых породах от обвалов и обеспечивать нормальную циркуляцию промывочной жидкости. Кондуктор спу­ скается на глубину 30—150 м. Его устанавливают обычно в тех случаях, когда проектная глубина скважины превышает 250—400 м.

Бурение скважины под кондуктор в неустойчивых породах производится с глинистым раствором.

Перед спуском кондуктора измеряют зенитный и азимутальные углы скважины. Также необходимо подготовить переход на меньший диаметр и тампонаж кондукторной колонны.

При спуске кондуктора резьбу соединений обсадных труб покры­ вают варом для герметизации.

Затрубное пространство кондуктора на всю глубину или в ниж­ ней части должно быть затампонировано цементом или глиной.

ТЕХНОЛОГИЯ КОЛОНКОВОГО БУРЕНИЯ

§ 1. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ КОЛОНКОВОГО БУРЕНИЯ

При вращательном бурении внедрение резцов в породу произ­ водится под воздействием осевого усилия. Под действием вращаю­ щих усилий разрушение породы распространяется по всему забою. Непрерывное и одновременное действие осевых и крутящих усилий приводит к разрушению породы забоя спиральными слоями.

Скорость бурения зависит в первую очередь от глубины внедре­ ния резцов коронки в породу забоя и от скорости ее вращения.

Глубина внедрения резцов в породу забоя зависит: а) от механической прочности породы;

б) от геометрической формы резцов и от рационального располо­ жения их по рабочему торцу коронки;

в) от твердости и износостойкости резцов; г) от осевого усилия, передаваемого на каждый резец; д) от скорости вращения коронки.

При бурении не только разрушается порода, но и изнашиваются резцы, что приводит к снижению скорости бурения. Скорость износа резцов зависит прежде всего от соотношения между твердостью