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

Врайонах распространения мощных толщ многолетней мерзлоты,

вбезводных пустынных и в высокогорных районах большой технико­ экономический эффект дает применение продувки скважин сжатым воздухом вместо промывки. При продувке сжатым воздухом уве­ личиваются механическая скорость бурения и проходка на твердо­ сплавную коронку.

16

Рис. 100. Схема установки для ко­ лонкового пневмоударного бурения.

1 —коронка; 2 — кернорватель; з — ко­ лонковая труба; 4 — пневмоударник; 5 — упругая муфта; в — дозатор пенообразо­ вателя; 7 — УБТ; 8 — шламовая труба; 9 — колонна бурильных труб; 10 — пере­ водник; 11 ■— вертлюг-сальник; 12—шланг для сжатого воздуха; 13 — узел регули­ рования подачи сжатого воздуха; 14 — компрессор; 15 — герметизатор устья сква­

жины; 16 — шламоуловитель.

При встрече крепких пород целесообразно переходить с враща­

на рис. 100.

Воздух, сжимаемый компрессором 14, через узел регулирования 13, нагнетательный шланг 12, вертлюг-сальник 11 и бурильную колонку 9 поступает в пневмоударник 4, который наносит удары по наковальне, соединенной с колонковым снарядом 1—2—3. Отра­ ботанный воздух омывает забой и подхватывает шлам. Крупный шлам осаждается в шламовой трубе 8, мелкие частицы вместе с воз­ духом поступают через герметизатор 15 в выкидную линию и шламо­ уловитель 16. Для смягчения реактивных ударных импульсов (дохо­ дящих при небольшой глубине до бурового станка) выше пневмо­ ударника ставится упругая муфта 5. При бурении в условиях

небольшого водопритока в состав буровой колонны включается дозатор пенообразователя 6.

Общий вид разведочного пневмоударника представлен на рис. 101. Буровая коронка для пневмоударного бурения армируется круп­

ными резцами из вязкого твердого сплава (рис. 102). Режим бурения при пневмоударном бурении дол­

жен быть принят такой:

Удельная энергия единичного удара должна на­ ходиться в пределах 1,7—2,2 кгс-м на 1 см длины лезвия резца (например, для бурения коронкой диаметром 115 мм с 4—6 резцами требуется пнев­ моударник с энергией удара 8—12 кгс-м). При расчете требуемой оптимальной энергии удара необ­ ходимо учитывать следующие основные потери да­ вления сжатого воздуха;

1)в воздухопроводе на поверхности и в буриль­ ной колонне;

2)на преодоление противодавления при выхлопе

(в узком кольцевом зазоре или в колонковой трубе

скерном);

3)на преодоление противодавления столба жидкости (при его наличии).

Часть энергии удара теряется при передаче ее от наковальни через колонковую трубу и коронку к забою. Через пневмоударник должно проходить такое количество воздуха, которое обеспечило бы необходимую скорость восходящего потока для полного выноса шлама на поверхность.1*

.13

линдр; а —выхлопные отверстия; б —блокировочные отверстия.

Пневмоударник должен быть герметичным и обеспечивать вы­ хлоп воздуха через обратный клапан. Необходимо также, чтобы при отрыве от забоя весь воздух шел только на продувку скважины.

ВИТР создал пневмоударник с комплектом бурового инстру­ мента. Весь отработанный воздух поступает на забой для его очистки и охлаждения породоразрушающего инструмента.

СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ВЫХОДА КЕРНА

§ I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Плохой выход керна бывает в породах и полезных ископаемых: мягких, легко размываемых промывочной жидкостью; рыхлых, сыпучих и плывучих; слоистых и неоднородных по составляющим слоям, подверженным избирательному истиранию и размыванию; сильно трещиноватых, брекчированных, сильно раздробленных; растворяемых промывочной жидкостью (минеральные соли).

Неудовлетворительный выход керна получается в результате его истирания и размывания, а также из-за плохой заклинки и вы­ падения керна во время подъема. Чем продолжительнее работает на забое колонковый снаряд, тем чаще может происходить подклинивание, истирание и размыв керна.

Истирание и разрушение керна усиливается при бурении затуп­ ленными коронками, при погнутости колонковой трубы, при виб­ рации и биении колонкового снаряда. Большие скорости промывоч­ ной жидкости в кольцевом зазоре между керном и коронкой могут быть причиной размывания и подклинки керна.

Для повышения выхода керна в разрушающихся и размыва­ ющихся породах рекомендуется:

1. Ограничивать время работы коронки на забое, маскимально-

7. После заклинки керна сбрасывать в бурильную колонну шаровой клапан для перекрытия осевого отверстия переходника и предохранения керна от выдавливания из колонковой трубы при подъеме.

8. При небольших глубинах применять безнасосное бурение

собратной циркуляцией.

9.Для повышения выхода керна при бурении по легко размыва­ ющимся и разрушающимся породам и полезным ископаемым (углям,

няется шламопроводящая трубка 6, имеющая отверстия 7 для излива жидкости в скважину и штифт 8, ограничивающий пере­ мещение клапана вверх. Снаряд опускается в скважину на ко­ лонне бурильных труб 9.

В процессе бурения скважины производят периодическое рас­ хаживание снаряда.

После очистки забоя от шлама бросают шаровой клапан 8 и, включив промывку и вращение буровой колонны, ставят плавно снаряд на забой и начинают бурить. При бурении керн не размы­ вается, так как промывочная жидкость направляется к забою по кольцевому зазору между трубами.

Жидкость, наполняющая внутреннюю полость трубы 3, вытес­ няется через каналы 12 по мере заполнения трубы керном.

Если коронка 5 не имеет рвательного устройства, то перед подъемом производится затирка керна всухую.

Д в о й н о й к о л о н к о в ы й с н а р я д с н е в р а щ а ­ ю щ е й с я в н у т р е н н е й т р у б о й защищает керн от размы­ вающего действия движущегося вниз потока промывочной жидкости

_______ у и от ударов вращающейся трубы. На рис. 106 изображена двойная колон­ ковая труба типа ДТА-2 системы Алек-

■сеенко,применяемая при разведке уголь-

- / ных месторождений. В этой конструк-

’ции внутренняя труба может переме­ щаться относительно наружной на высоту 50 мм. В начале подъема от за­ боя внутренняя труба поднимается

чпаука изолируются от керна.

—П

ством переходника 9 с внутренней трубой 10, в которую вклады­ вается разъемная керноприемная гильза 11. К нижней части внут­ ренней трубы 10 привертывается кольцевой штамп 14.

Присоединяемая к наружной трубе 15 коронка 13 несет сверху кольцо с захватывающими пружинами 12. Муфта включения 21

имеет в верхней части продольные пазы, в которых могут перемещаться сухари 3 шпинделя 2. Вращение и осевой нажим на коронку 13 передается от полого шпинделя 2 через сухари 3, муфту 21 и колон­ ковую трубу 15. Для того чтобы пазы муфты не заполнялись шламом, к переходнику 1 прикреплен патрубок 5, который является защит­ ным чехлом.

Осевое давление на штамп 14 передается от шпинделя 2 через переходник 4, пружинный амортизатор 18, шаровую пяту 17, опор­ ный шток 8, переходник 9 и трубу 10. Чем мягче порода, тем больше выдвигается кольцевой штамп 12\ чем крепче порода, тем больше сжимается пружина 18 и тем меньше опережение штампа 14 по отношению к коронке 13.

Штамп 14 представляет собой стальное кольцо с закаленным конусным рабочим торцом. Внутренняя колонковая труба связана со шпинделем 2 через шариковый подпятник 17, поэтому опережа­ ющий штамп 14 и труба 10 затормаживаются породой и не враща­ ются в процессе бурения.

Промывочная жидкость подается к забою через полый шпиндель 2, боковые каналы переходника 4 и кольцевой зазор между трубами 10 и 15. Жидкость, вытесняемая керном, входящим в разъемную керноприемную трубы 11, вытекает в скважину через шариковый клапан 16, осевой канал штока 8 и выводные каналы 20 переход­ ника 4 и шпинделя 2. Для создания надлежащей герметичности поставлены уплотняющие сальники 19. На рисунке двойная колон­ ковая труба изображена в рабочем положении.

После того как пласт полезного ископаемого пробурен, снаряд поднимают (без затирки всухую). При этом вначале поднимается узел керноприемной трубы, пружины паука 12 освобождаются и захватывают керн. Выдавливание керна при подъеме инструмента на поверхность предотвращается шариковым клапаном 16. Благо­ даря наличию разъемной керноприемной трубы 11 керн извлекается без повреждения из колонковой трубы.

Двойные колонковые трубы с невращающейся внутренней тру­ бой должны быть изготовлены и собраны точно, так чтобы была соблюдена полная соосность всех основных деталей колонкового снаряда.

ДКС системы Алексеенко хорошо бурит в однородных мягких пластах угля. Если в пласте угля встречаются крепкие прослойки кольцевой штамп не может их преодолеть.

В угольных пластах с твердыми прослойками более успешно бурит ДКС Томского политехнического института (ДКС-2-ТПИ).

После испытания снарядов ДКС первых двух конструкций был создан ДКС-З-ТПИ, который принят на вооружение в тресте Кузбассуглегеология. Этот снаряд состоит из двух взаимоподвижных

в осевом направлении узлов: наружного и внутреннего. По сравнению

спервыми конструкциями снаряд ДКС-З-ТПИ имеет более надеж­ ное устройство для срыва и заклинки керна (рис. 107). При бурении этим снарядом создаются благоприятные условия для образования