книги из ГПНТБ / Гордиевский Э.Н. Памятка буровому мастеру механического колонкового бурения

7.Для проходки сыпучих пород можйо при­ менять грунтоносы различных систем.

8.При перебурке каменноугольных пластов двойными колонковыми трубами необходимо придерживаться следующего технологическо­

го режима бурения:

а) после установки двойной колонковой трубы на забой промывку через внутреннюю трубу прекращают, для чего через бурильные трубы (штанги) сбрасывают шарик-клапан; б) скорость вращения бурового наконечни­ ка следует снизить настолько, насколько позволяет станок, но она не должна превы­

5—10 см).

9. При бурении по наиболее мягким про­

до иметь не менее четырех ящиков для шлама.

10.Пробы шлама рекомендуется брать за каждый рейс.

11.Если бурение производится со шламо­ вой трубой, то нужно соединить шлам из

шламовых ящиков и шламовой трубы.

32

Подготовка скважины и бурового инстру­ мента перед бурением по полезному ископае­ мому сводится к следующему:

а) скважину промывают до полного уда­ ления шлама;

б) извлекают оставшийся керн; в) производят контрольный замер глуби­

ны; г) очищают от шлама желоба и отстой­

ники; д) заменяют глинистый раствор;

е) подготавливают снаряд для бурения по полезному ископаемому;

ж) подготавливают приспособления для улавливания шлама (если в этом есть необ­ ходимость).

5. Дробовое бурение

Колонковое бурение скважин дробью осу­ ществляется в крепких породах (VIII—XII ка­ тегорий). Типовой снаряд для бурения дробью состоит из дробовой коронки, колонковой трубы, тройного переходника и шламовой

трубы; снаряд опускают в скважину на ко­ лонне бурильных труб.

В качестве истирающего материала приме­

или иным способам засыпают на забой сква­ жины под торец коронки.

Эффективность дробового бурения зависит от материала и конструкции дробовой корон­ ки, качества и размеров буровой дроби, спо­ соба питания скважины дробью и режима бу­ рения, определяемого величиной давления на забой, скоростью вращения бурового снаряда и количеством и качеством промывочной жид­ кости. Последний фактор особенно важен при данном способе бурения.

Способы питания скважины дробью

В настоящее время в основном применяют три способа питания скважины дробью:

1)периодическое питание малыми порциями;

2)периодическое питание крупными порция­ ми; 3) рейсовое питание.

спуска в скважину бурового снаряда и про­ мывки скважины на забой засыпают через бурильные трубы порцию дроби весом 0,8—1,2 кг. После этого в процессе бурения в скважину подают дробь мелкими порциями (130—260 г) через определенные промежутки времени.

Расход дроби определяется диаметром скважины, качеством дроби и свойствами бу­ римых пород. При бурении дробовыми корон­ ками диаметром ПО мм и скорости вращения

34

бурового инструмента 150—160 об/мин сред­ ний часовой расход чугунной дроби состав­ ляет 2—2,5 кг.

При этом способе питания скважины дробью часто происходит самозаклинивание керна вследствие недостатка дроби на забое. Поэтому буровой мастер должен очень вни­ мательно следить за бесперебойным питанием забоя скважины дробью, а также не допу­ скать применения дроби различных размеров. Периодическое питание малыми порциями целесообразно применять при бурении одно­ родных пород средней и высокой твердости.

П е р и о д и ч е с к о е п и т а н и е к р у п ­ н ы м и п о р ц и я м и дроби заключается в по­ даче в скважину перед началом бурения пор­ ции дроби от 3 до 6 кг из расчета на 2—3 ч непрерывного бурения. При этом величина порции дроби зависит от крепости (буримости) породы и диаметра дробовой коронки. Затем через каждые 2—3 ч бурения скважи­ ну промывают и подают дополнительные пор­ ции дроби весом 1,5—3,0 кг; дробь должна засыпаться своевременно, чтобы не допустить истирания всей дроби на забое.

Засыпку каждой дополнительной порции производят или через бурильные трубы при помощи дробопитателя, не прерывая подачи промывочной жидкости, или обычным спосо­ бом. Для засыпки дроби буровой снаряд при­ поднимают над забоем, после засыпки инст­ румент, вращая, медленно опускают на забой. Быстрая постановка инструмента на забой не рекомендуется, так как в этом случае воз­ можна самозаклинка керна в коронке или колонковой трубе.

35

Недостатком этого способа питания являют­ ся большие потери времени на промывку скважины перед засыпкой новой порции дроби.

Периодическое питание крупными порция­ ми дроби успешно применяется при бурении очень твердых, плотных пород.

Р е й с о в о е п и т а н и е скважины дробью

внастоящее время распространено наиболее широко. Сущность этого способа заключается

втом, что в скважину засыпают порцию дро­

би на весь рейс. При ■этом засыпка дроби в вертикальных и крутонаклонных скважи­ нах производится, как правило, через устье скважины, в пологонаклонных и глубоких скважинах, а также при бурении трещинова­ тых пород — обычно через бурильные трубы.

Достоинством рейсовой засыпки является непрерывность питания дробью в процессе бурения скважины в течение всего рей­ са. В табл. 5 даны рекомендации по весу рей­ совых порций дроби в зависимости от твер­ дости проходимых пород и диаметра коронки.

При рейсовом питании скважины дробью буровая бригада должна строго соблюдать следующие правила:

36

1.Во время бурения коронками одного диа­ метра применять один размер дроби.

2.При переходе с меньшего размера дроби на больший необходимо вначале увеличить

вес порции дроби меньшего диаметра и бу­ рить до разработки ствола скважины под бо­ лее крупный диаметр дроби. При этом реко­ мендуется продвигать снаряд через дробь к забою медленнее, чем обычно. Механическая скорость бурения при рейсовом питании воз­ растает постепенно.

3.Если бурение скважины по каким-либо причинам прервано, то в следующий рейс нельзя засыпать полную порцию дроби, сле­ дует учитывать количество дроби, оставшейся

вскважине.

4.При рейсовом питании не следует произ­ водить расхаживание снаряда, особенно при бурении трещиноватых пород.

При бурении очень твердых пород рекомен­ дуется производить первоначальную засыпку большой порции дроби с последующим до­

полнительным питанием скважины через 1—2 ч также крупными порциями.

Рейсовую засыпку дроби, как правило, сле­ дует применять при проходке твердых, мало трещиноватых пород. Преимущество рейсово­ го питания заключается в том, что бурение ведется без отрыва снаряда от забоя, т. е. без расхаживания снаряда, что предохраняет от самозаклинки керна и облегчает труд буро­ вого мастера.

Существенными н^остатками этого спосо­ ба засыпки дроби являются повышенный ее расход, большой износ труб и бурового сна­ ряда, значительное искривление скважины,

37

неравномерность разработки скважины, раз­ рушение керна и накопление шлама.

Для обеспечения непрерывного процесса углубки применяются дробопитатели различ­ ных конструкций, но наиболее распространен дробопитатель Д-3 конструкции М. И. Казан­ цева и Н. А. Грибского. Питание скважин дробью с помощью дробопитателя Д-3 осу­ ществляется вручную и при помощи механи­ ческого привода.

Бурение чугунной дробью

В зависимости от размеров чугунную литую дробь подразделяют на номера: 2; 2,5; 3 и 4. Для бурения применяют специальные дробо­ вые коронки диаметром от 75 до 150 мм.

Одним из важнейших факторов при дробо­ вом бурении, влияющих на скорость проход­ ки, является правильный режим промывки, которая не должна быть очень интенсивной, так как в этом случае дробь выносится из-под торца коронки и требуемая производитель­ ность не достигается. В то же время скорость восходящего потока промывочной жидкости должна быть достаточной для выноса с забоя истертых частиц металла и шлама.

Осевое давление на коронку рассчитывают, исходя из удельного давления (деление на 1 см2 рабочего торца дробовой коронки). Удельное давление на забой должно быть равномерным. При бурении обычной чугун­ ной дробью принимается давление в преде­ лах 20—25 кГ/см2. При использовании дроби улучшенного качества можно повышать дав­ ление до 30—35 кГ/см2 (табл. 6).

38

Т а б л и ц а 6

Величина осевого давления при использовании обычной чугунной дроби и дроби улучшенного качества

Скорость дробового бурения в определен­ ных пределах возрастает почти прямо про­ порционально увеличению окружной скорости коронки. Число оборотов бурового снаряда определяется с учетом рациональной окруж­ ной скорости коронки, прочности бурового ин­ струмента и возможностей бурового станка.

Рекомендуемые числа оборотов и окружные скорости коронок, выработанные на опыте

39

работы ряда крупных буровых партий, при­

водятся в табл. 7.

При бурении чугунной дробью применимы все способы питания забоя скважин дробью; в каждом случае выбор способа зависит от конкретных условий бурения и опытности бу­ ровой бригады.

Бурение стальной дробью-сечкой

Стальная дробь-сечка обладает высокой механической прочностью на раздавливание (до 1300 кГ на дробинку диаметром 3 мм), что позволяет вести бурение при больших удельных давлениях и числах оборотов ко­ ронки. Дробь-сечка при бурении не дает круп­ ного металлического шлама, что почти пол­ ностью исключает аварии вследствие зашламовывания бурового инструмента.

Практикой установлено, что для бурения стальной дробью-сечкой коронки должны быть изготовлены из стали повышенной твер­ дости и улучшенного качества, так как обык­ новенные дробовые коронки из стали марок 20—30 быстро изнашиваются, форма их торца нарушается и скорость бурения падает, кро­ ме того, наблюдается быстрый износ колон­ ковых труб. Поэтому при бурении глубоких скважин рекомендуется применять специаль­ ные колонковые трубы с утолщенными стен­ ками (6,5—7,5 мм). При использовании тол­ стостенных колонковых труб целесообразно применять дробовые коронки с внутренней резьбой, а на нижнем конце колонковой трубы нарезать наружную резьбу.

Питание скважин. Наиболее распространен­ ными способами питания забоя стальной

40

дробью-сечкой являются рейсовый и периоди­ ческий с подсыпкой дроби малыми порция­ ми. Первый способ широко используется при проходке пород VIII—X категорий, второй — пород XI—XII категорий.

Р е й с о в ы й с п о с о б рассчитан на 5—6 ч чистого бурения. Вес рейсовой порции дробисечки вычисляется на 1 см диаметра коронки или на 1 см2 торца коронки. Нормы засыпки дроби-сечки при рейсовом способе питания скважин приводятся в табл. 8.

П ри п е р и о д и ч е с к о м с п о с о б е п и ­ т а н и я в скважину первоначально засыпают крупную порцию дроби-сечки (200—300 г на 1 см диаметра коронки), а затем периодиче­ ски через 30—60 мин в зависимости от кате­ гории пород добавляют малые порции дроби (15—20 г на 1 см диаметра коронки). Перио-

41