книги из ГПНТБ / Гордиевский Э.Н. Памятка буровому мастеру механического колонкового бурения
.pdf
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 15 |
|
|
Режим бурения |
мелкоалмазными коронками |
|
|
||
Характеристика пород |
Категория |
|
Диаметр коронки, м м |
|
||
пород |
|
|
|
|
|
|
|
по буримости |
35 |
46 |
|
59 |
7 б . |
|
С к о р о с т ь в р а щ е н и я к о р о н к и , |
об/мин |
350—100 |
|||
Монолитные |
VII—VIII |
700—300 |
600—200 |
400—150 |
||
|
IX -X |
600—200 |
400—150 |
300—100 |
250-100 |
|
Трещиноватые |
VII—VIII |
400—200 |
350—150 |
350-100 |
150—80 |
|
и разрушенные |
IX -X |
350-150 |
250—100 |
150-100 |
100-80 |
|
К о л и ч е с т в о п р о м ы в о ч н о й ж и д к о с т и , |
л\м ин |
|
||||
Малоабразивные |
VII—X |
10-20 |
15-25 |
|
20—30 |
|
Абразивные |
XI—XII |
15—35 |
20—40 |
25—45 |
|
|
_ |
О с е в а я н а г р у з к а на к о р о н к у , |
кГ |
|
|
||
VII—х |
100—300 |
150—400 |
200 -600 |
300-650 |
||
|
XI—XII |
250-500 |
259—700 |
400—1000 |
500—1100 |
|
сл О)
пород, залегающих под острым углом к оси скважины, давление на коронку необходимо уменьшать на 30—50% по сравнению с дав лением при бурении плотных пород той же категории. При забуривании скважин или при начале бурения новой коронкой давление должно быть равным 100—150 кГ. По мере затупления коронки давление увеличивают и доводят до максимального. Количество промывочной жидкости, подаваемой в сква жину, следует увеличивать при увеличении диаметра коронок, давления на коронку и числа оборотов. Особенно интенсивной должна быть промывка при бурении абра зивных пород. При бурении очень твердых пород, если скорость проходки невелика, во избежание быстрой зашлифовки алмазов уменьшают подачу жидкости в скважину.
Для увеличения срока службы алмазной ко ронки, бурильных и колонковых труб приме няют различные смазки, использование кото рых уменьшает вибрацию снаряда, облегчает завинчивание и отвинчивание бурильных труб.
Для смазки применяют также пасту, при готовленную из !/з канифоли и 2/3 нигрола. Паста наносится на бурильные трубы тонким слоем, ее устойчивость 10—12 станко-смен.
Использование смазки не увеличивает стои мости бурения, так как в конечном счете значительно сокращает общие расходы.
7. Бурение сплошным забоем
При детальной разведке месторождений твердых полезных ископаемых и при разведке на нефть с успехом применяется бурение сплошным забоем не только по вмещающим
54
породам, но и по продук^йяной толще. При бурении скважин сплошным 'забоем (бескерновое бурение) буровой инструмент разру шает породу по всей площади забоя. При этом способе бурения резко повышается произво дительность и снижается стоимость работ.
Бурение сплошным забоем мягких пород (I—III категорий) осуществляется долотами типа РХ, при разведке ряда угольных место рождений с успехом применяются пикобуры, состоящие из пирамидального треугольного наконечника, армированного заточенными резцами из сплава ВК-8.
При бурении пород IV—VII категорий при меняются трехшарошечные долота, характе
ристика |
которых приведена в табл. 16. |
(VIII |
||||
При |
бурении в |
скальных породах |
||||
и IX категорий) — диабазы, базальты и круп |
||||||
нозернистые |
граниты — применяются двухша |
|||||
рошечные |
и |
трехшарошечные |
долота |
(ти-- |
||
пов Т, |
К) |
с усиленными опорами. |
|
|||
При бурении дробью пород IX—XII кате |
||||||
горий |
применяются |
коронки, |
изготовленные |
|||
из сплошной |
цилиндрической болванки (сталь |
|||||
марки СТ6). На верхнем конце корпуса наре зается внутренняя резьба под утяжеленные трубы. В корпусе делается наклонная про резь прямоугольной формы, через которую подается к забою дробь и промывка.
Бурение сплошным забоем ведется до за тупления или износа долота. За один рейс проходят десятки и сотни метров скважины без подъема бурового снаряда. Для поддер
жания |
рационального |
давления |
необходимо |
применять трубы с |
утяжеленным низом, |
||
а для |
сокращения затрат времени |
на вспомо- |
|
55
Т а б л и ц а 16
Основные трехшарошечные долота малых диаметров
Номер |
Диаметр |
Высота |
|
|
долота |
долота, |
|
||
долота |
по шарош |
|
||
ке, м м |
м м |
мягкие |
||
|
||||
|
|
3 |
85 |
155 |
|
4 |
91 |
160 |
_ |
4а |
97 |
165 |
— |
4в |
110 |
175 |
— |
5 |
118 |
185 |
— |
6 |
135 |
210 |
— |
6а |
140 |
220 |
— |
6в |
145 |
220 |
— |
7 |
161 |
230 |
— |
8 |
190 |
250 |
м |
9 |
214 |
275 |
м |
Гипы долот
Породы
средней твер средней дости, переме твердости жающиеся
с твердыми
с_
с—
с—
с—
с—
с—
с—
с—
с—
сст
сст
|
|
М аксималь |
Ориенти |
|
|
|
но-допусти |
ровочный |
|
твер |
креп |
мая |
нагруз |
вес долота, |
ка |
на до |
к г |
||
дые |
кие |
лото, т |
|
|
т |
_ |
1,5 |
3 |
т |
— |
2 |
3,5 |
-т |
— |
2.5 |
4 |
т |
— |
3 |
5 |
т |
— |
3 |
6 |
т |
— |
5 |
9 |
|
|
|
|
т |
— |
5 |
11 |
т |
к |
8 |
12 |
т |
к |
10 |
15 |
т |
к |
12 |
20 |
т |
к |
16 |
35 |
П р и м е ч а н и е . ЦКБ Государственного |
геологического комитета СССР разработало |
трехшарошечные долота типа Т и К диаметром |
151, 132, 112, 93 мм. |
гательные операции — ведущую штангу. При бурении лопастными долотами или пикобура ми осевое давление поддерживается в тече ние всей рейсовой углубки примерно постоян ным, за исключением времени приработки долота к забою.
Бурение трехшарошечными долотами про изводится при переменном давлении: в нача ле углубки новым долотом давление должно быть меньше расчетного, затем его доводят до расчетной величины. При проходке трещи новатых и кавернозных пород долотами типа РХ и пикобурами давление снижают в два раза по сравнению с расчетным.
Рекомендуемые режимы бурения сплошным забоем с промывкой приведены в табл. 17.
Число оборотов бурового инструмента при нимают в зависимости от максимальной окружной скорости с учетом прочности бу рильных труб, глубины и диаметра скважи ны, мощности двигателя и пр. С увеличением числа оборотов скорость бурения повышается, что увеличивает проходку за рейс. При уве личении числа оборотов инструмента необхо димо увеличивать и давление на него.
При бескерновом бурении в устойчивых породах в качестве промывочной жидкости применяют воду, а в неустойчивых — глини стые и другие растворы.
8. Бурение с очисткой забоя воздухом
Бурение твердыми сплавами
Основными факторами, определяющими ре жим колонкового бурения с продувкой возду хом, являются: нагрузка на коронку, скорость
57
s |
|
|
|
|
Т а б л и ц а 17 |
|
Рекомендуемые режимы |
бурения |
сплошным забоем с промывкой |
||
|
|
Категории пород по буримости |
|
||
Тип долота |
IV - V |
V - VI |
VI -V III |
IX —XII |
|
|
I i l l |
||||
|
У д е л ь н о е д а в л е н и е |
а . 1 с м д и а м е т р а |
|
||
|
д о л о т а , к Г / с м |
|
|
||
РХ |
50-60 |
60-100 |
— |
— |
— |
Пикобуры |
40—50 |
50—80 |
— |
— |
— |
Шарошечные |
- |
— |
— |
— |
— |
Т |
— |
— |
100-200 |
200—300 |
— |
К |
— |
— |
- |
200-300 |
300-400 |
Дробовые |
— |
— |
— |
— |
40—60 к г / с м 2 |
|
С р е д н я я о к р у ж н а я с к о р о с т ь д о л о т а , м /с е к |
|||
РХ |
0,8 |
1,0 |
— |
— |
Пикобуры |
0,8 |
1,5 |
— |
— |
Шарошечные |
— |
— |
0,6-1,0 |
1,0-1,5 |
Дробовые |
— |
— |
- |
— |
|
К о л и ч е с т в о п р о м ы в о ч н о й ж и д к о с т и |
|||
|
на 1 см |
д и а м е т р а |
д о л о т а , |
л/мин |
РХ и пикорубы |
10-12 |
15-20 |
- |
— |
Шарошечные |
|
— |
15-20 |
15-20 |
Дробовые |
|
|
|
|
OJ
из
вращения снаряда, количество, давление
итемпература сжатого воздуха. Рациональное соотношение параметров ре
жима для конкретных условий может быть установлено только опытным путем. Опыт бурения с продувкой показывает, что ско
рости вращения снаряда и осевые |
нагрузки |
на коронку можно принимать такие |
же, как |
и при бурении с промывкой. |
|
Количество воздуха, нагнетаемого в сква жину, определяет скорость восходящего по тока, качество очистки забоя и скорость выно са выбуренной породы на поверхность. По этому при бурении следует внимательно следить за расходом воздуха по расходомеру или на выкидной линии.
Для обеспечения нормального процесса бурения при диаметре скважин 94—134 мм и глубине до 400 м скорость восходящего потока должна находиться в пределах 8—12 м/сек, т. е. в скважину надо подавать воздух в количестве 6—9 мг/мин. При подаче меньшего количества воздуха может увели читься в потоке воздуха содержание шлама и вследствие этого повысится давление. Все это может привести к прихвату снаряда осев шим шламом при внезапном отключении компрессора. Для контроля давления воздуха манометр следует устанавливать на нагнета тельной линии в поле зрения бурового мас тера.
Скачкообразное повышение давления с од новременным уменьшением выхода пыли на выкидной линии свидетельствует о наруше нии циркуляции воздуха, что может происхо дить из-за наличия грязевого сальника, пере
60
полнения шламовой трубы, наполнения керном колонковой трубы, подклинивания керна, образования ледяных пробок в буро вых трубах, а также вследствие появления подземных вод.
В этом случае следует прекратить дальней шую углубку, приподнять снаряд над забоем на 0,2—0,3 м и с помощью расхаживания его при вращении и продувке снизить давление. При снижении давления можно продолжать бурение, но если давление понизить не уда ется, то во избежание прижога коронки и прихвата снаряда необходимо произвести его подъем и выяснить причину нарушения цир куляции воздуха.
Иногда в процессе бурения происходит понижение давления воздуха ниже нормаль ного. Это может произойти вследствие обры ва колонны бурильных труб (выход воздуха из скважины не прекращается), нарушения, герметичности поверхностной обвязки (утечка воздуха) и частичного замерзания влаги в наземном воздухопроводе в зимнее время.
При снижении давления воздуха ниже нормального бурение надо прекратить, затем проверить состояние бурового снаряда, про верить герметичность воздухопровода и устра нить утечку воздуха, прогреть места возмож ного скопления конденсата, продуть холо дильник и влагоотделитель.
Бурение дробью
При бурении дробью с продувкой возду хом используют колонковые снаряды обычной конструкции с обязательным включением шламовой трубы.
61
Опыт дробового бурения с продувкой воз духом показывает, что в зависимости от твер дости проходимых пород удельное давление на коронку следует задавать в пределах: для стальной дроби-сечки 35—45 кГ/см2, для сме шанной дроби 30—40 кГ/см2 и для чугунной 25—35 кГ/см2 торца коронки. В трещинова тых породах, а также в тех случаях, когда возможно снижение выхода керна, указанные значения удельного давления нужно снижать на 25—50%.
Увеличение скорости вращения вызывает почти прямопропорциональный рост механи ческой скорости бурения. Основным препят ствием использования' высоких скоростей вращения бурового снаряда при дробовом бурении с продувкой воздухом является от мечаемое в ряде случаев снижение выхода
Расход |
сжатого |
воздуха (лР'мин) в начале и в конце |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
размера |
|
|
|
|
|
|
Чугунная дробь |
|
|
|||
Н аруж Наружный |
№ 9 |
№ 3 |
№ 4 |
№ 5 |
||||||
ный |
диаметр |
|
||||||||
диаметр |
колонковой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
коронки, |
трубы, |
|
Qo |
|
Q.> |
|
|
|
Qo |
Q |
мм |
м м |
|
Q |
Q |
Q„ |
Q |
||||
150 |
146 |
|
1,55 |
0,95 |
2,10 |
1,20 |
2,65 |
1,55 |
3,20 |
1,70 |
130 |
127 |
|
1,25 |
0,75 |
1,75 |
1,00 |
2,25 |
1,20 |
2,75 |
1,40 |
110 |
108 |
|
1,00 |
0,55 |
1,40 |
0,75 |
1,85 |
0,95 |
2,25 |
1,15 |
91 |
89 |
|
0,85 |
0,50 |
1,20 |
0,65 |
1,55 |
0,80 |
1,90 |
0,95 |
75 |
73 |
|
0,70 |
0,40 |
1,00 |
0,55 |
1,30 |
0,70 |
1,60 |
0,80 |
Qo — количество сжатого воздуха в начале рейса,
керна. Число оборотов снаряда в каждом отдельном случае следует устанавливать опытным путем, исходя из окружных скоро
стей 0,8—2 м1сек.
При дробовом бурении с продувкой сле дует применять преимущественно стальную дробь-сечку диаметром не менее 2,5—3 мм, а также чугунную дробь не ниже № 3. При бурении по трещиноватым породам реко мендуется использование смешанной дроби.
Следует применять рейсовую засыпку дро би: дроби-сечки в пределах 0,15—0,45 кг, чу гунной 0,8—1,6 кг\ смешанной — стальной сеч ки 0,1—0,25 кг и чугунной 0,3—1,0 кг на 1 см диаметра коронки. Рекомендуемый расход воздуха в начале и в конце рейса в зависи мости от диаметра бурения, сорта и размера
дроби |
приводится в табл. |
18. |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 18 |
|
рейса в зависимости от диаметра бурения, сорта |
|||||||
дроби |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Стальная дробь-сечка диаметром |
|
|
|||
2,5 M M |
3 |
мм |
3,5 |
M M |
4 |
мм |
|
Qo |
Q |
Qo |
<3 |
Qo |
Q |
Qo |
Q |
1,90 |
1,15 |
2,20 |
1,25 |
2,50 |
1,40 |
1,80 |
1,60 |
1,45 |
0,90 |
1,85 |
1,00 |
2,05 |
1,15 |
2,40 |
1,25 |
1,25 |
0,65 |
1,45 |
0,80 |
1,70 |
0,90 |
1,90 |
0,95 |
1,05 |
0,55 |
1,25 |
0,65 |
1,40 |
0,75 |
1,60 |
0,85 |
0,90 |
0,50 |
1,05 |
0,55 |
1,20 |
0,60 |
1,40 |
0,70 |
Q — в конце рейса.
63
62