8.2. Бурение пневмоударниками

Наиболее целесообразно применение пневмоударников при разведочном колонковом бурении в твердых необводненных породах, толщах многолетней мерзлоты, в высокогорных и пустынных районах, а также в условиях полного по­глощения промывочной жидкости в VI - XII категории по буримости.

Для бурения геологоразведочных скважин в настоящее время применяются пневмоударники РП-130М, РП-111. РП-94. Их техническая характеристика при-ведена в табл.32.

Таблица 32

Параметры	РП-130М	РП-111	РП-94
Диаметр скважины, Мм	132, 151	113	96
Глубина бурения (м) в породах: сухих обводненных	250 - 300	250 - 300	250 - 300
	100-150	100- 150	100-150
Расход воздуха, м3/с	0,17-0,2	0,1	0,08
Давление воздуха, МПа	0,6 - 0,7	0,6 - 0,7	0,6 - 0,7
Энергия удара, Дж	250 - 300	140-160	90- 100
Частота ударов в 1 мин	900-1100	1500-1800	1500- 1800
Диаметр корпуса, мм	130	111	94
Длина, мм	1027	982	958
Масса, кг	62	46	36

Для бурения геологоразведочных скважин пневмоударниками с одинарны­ми колонковыми трубами используются кольцевые коронки типа КП, а с двойны­ми колонковыми трубами - типа КДП. Для бескернового бурения применяются долота типа КПС. Диаметр коронок и долот, использующихся при разведке ко­ренных месторождений твердых полезных ископаемых: 96, 113, 132, 151 мм, а диаметр коронок для разведки россыпных месторождений 161, 184, 216 мм. Ар­мируют породоразрушающий инструмент цилиндрическими вставками твердого сплава марки ВК-15 с клиновидной рабочей частью.

Срыв и удержание керна при бурении кольцевой коронкой осуществляется кернорвателем.

Прежде чем начинать бурение, спущенный в скважину снаряд приподнима­ют над забоем на 10 - 15 см и производят продувку до прекращения выноса на поверхность шлама или выброса находящейся в скважине воды. После этого сна­ряд с вращением опускают на забой и ведут бурение на параметрах технологиче­ского режима, соответствующих физико-механическим свойствам породы. Частота вращения снаряда в плотных породах VII категории по буримости принимается 1,3-2 с^-1, а в твердых (наивысших категорий), трещиноватых или абразивных по­родах снижается до 0,3 - 0,5 с^-1. Осевая нагрузка принимается 200- 300 Н на 1 см диаметра породоразрушающего инструмента. При бурении разрушенных, трещи­новатых пород удельную нагрузку снижают до 100 Н/см.

В процессе бурения крупные частицы шлама не выносятся на поверхность. Для их улавливания рекомендуется в буровой снаряд включать шламовую трубу.

9. Проверочный расчёт буровой вышки или мачты

Спускоподъемные операции в скважине производятся лебедкой бурового станка (установки). Для преобразования вращательного движения барабана ле­бедки в поступательное подъемного крюка, в верхней части вышки или мачты ус­танавливается кронблок З, через ролик которого перебрасывается канат, идущий с барабана лебедки 5 к подъемному крюку 1 (рис 21, а).

Рис.21. Виды талевых оснасток

Ветвь подъемного каната, соединяющая барабан лебедки с роликом кронблока, называется ходовой или лебедочной, а сбегающая с кронблока и соединяющая с крюком или талевым блоком - рабочей ветвью. Если груз на крюке превышает грузоподъемность лебедки, вышку (мачту) оснащают талевой системой В талевую оснастку, кроме стального подъемного каната и кронблока, включается подвижный (талевой) блок, к серьге которого подве­шивается подъемный крюк.

Число работающих ветвей каната (соединяющих ролики кронблока с роли­ками талевого блока) должно соответствовать превышению нагрузки на крюк над грузоподъемностью лебедки, где

G_кр - нагрузка на крюк;

m - число работающих ветвей каната (подвижных струн) талевой системы;

F_л - грузоподъемность лебедки;

η - к.п.д. талевой системы.

Проверку правильности выбора буровой вышки или мачты производят путем сравнения их грузоподъемности с фактической нагрузкой, действующей на кронблочную раму вышки (мачты). Действующую нагрузку на буровую вышку (мачту) определяют для наиболее тяжелых условий (подъем наиболее тяжелой колонны бурильных или обсадных труб).

Нагрузка на крюке от веса бурильных труб при подъеме их из скважины оп­ределяется по формуле:

Q_кр=K_доп*α*q_бт*l_бт*(1-ρ_ж/ρ)*cosθ_ср*(1+f*tgθ_ср) ,

где

q_БТ - вес 1 м гладкой части бурильных труб;

l_БТ - длина бурильных труб;

α = 1,04 ÷ 1,05 - для ниппельного соединения:

α = 1,06 ÷ 1,1 - для муфтово-замкового соединения:

ρ_Ж - плотность промывочной жидкости:

ρ = 7,85 - плотность бурильных труб.

Q_ср=(Q₀+Q_к)/2 - средний зенитный угол скважины, град.;

Qo, Qk - соответственно начальный и конечный зенитный угол скважины;

f - коэффициент трения бурильных труб о стенки скважины, f = 0.3 - 0,35;

К_ДОП - коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления при подъеме бурильных труб. Его величина зависит от физико-механических свойств породы, их устойчивости, глубины скважины, угла наклона, интен­сивности искривления и д.р.

Для вертикальных скважин, пробуренных в устойчивых породах глубиной 500 м, К_ДОП = 1,3 - 1,4; для наклонных и искривленных скважин, пробурен­ных в мягких, набухающих породах. К_ДОП = 1,5-1,6; для скважин глубиной до 100 м – К_ДОП = 1,75 - 2.

Нагрузку на кронблочную раму вышки (мачты) в зависимости от способа закрепления свободного конца каната определяют из выражений:

при m=2, a=1

при m=2, a=2

при m=3, a=1

Число подвижных струн талевой системы, т.е. число ветвей за исключением ветви, наматываемой на барабан, и мертвого конца каната, определяется из выра­жения:

где η_Т, - к.п.д. талевой системы: зависит от числа подвижных струн талевой сис­темы;

η = 0,97 – 0,88