4.4. Буровые установки, применяемые для шнекового бурения

Практически для шнекового бурения применяют переносные или самоходные буровые установки (табл. 4.2).

Таблица 4.2.

Параметры буровых установок, применяемых для шнекового бурения

Станок	Параметры
	Транспортабельность	Глубина бурения, м	Диаметр скважины, мм	Частоты вращения, с-1	Ход подачи, мм	Тип подачи
Мотобур КМ-10 УКБ 12/25 УКБ 12/25с	Переносной Переносная Самоходная	10 15	70; 105 70; 105; 140	4,5 1,7-4,5	1000 1200	Ручная Механическая с ручным приводом
УПБ-100Р УПБ-100ГТ2 УГБ-50М УГБ-1ВС УГБ-1 ВСТ ЛБУ-50	Переносной Самоходная >>	25 50	76; 112 151; 198; 250 198; 250	2,1-3,9 1,0-6,0 1,1-3,3 0,55-8,33 1,0; 1,8 2,3-5,4	1200 3500 1500 3250 3250	Гидравлическая
УРБ-2А-2	>>	30	151	2,3-5,4	5200	>>
СБГ-2 ПМ Стерх	Переносная	20-30	250		2000	Цепной полиспаст с приводом от гидроцилиндра
УБГ-ЛГ1 "Аллигатор"	Самоходная	10-100	320		1400
УБГ-СГ "Беркут"	Самоходная	40-200	650		4000

Для шнекового бурения используют станки (установки) с подвижным вращателем, поскольку конструкция шнеков исключает использование станков шпиндельного и роторного типов. Станок должен осуществлять вращение шнеков с частотами от 1 до 5 сˉ¹ развивать значительный крутящий момент, обеспечивать осевое перемещение шнеков с ходом подачи не менее длины шнеков (1–3 м) и регулирование осевой нагрузки как вниз дополнительно к весу шнеков, так и вверх – бурение с разгрузкой. Учитывая высокие скорости бурения, следовательно, минимальные затраты времени на сооружение скважины, станки шнекового бурения должны обладать высокой транспортабельностью.

Рис. 4.6. Передвижная буровая установка для шнекового бурения

в г. Минск

Кроме приведенных в табл. 4.2 для шнекового бурения специальных (взрывных) скважин, применяют и другие установки: УШ-1Т, УШ-2Т, УШБМ-16, КБУ-15.

Наиболее распространенной и характерной для бурения геологоразведочных, гидрогеологических и инженерно-геологических скважин является установка УГБ-IBC (УГБ-50М). Привод подвижного вращателя осуществляется от двигателя через коробку передач и вертикальный вал, установленный вдоль мачты станка. Подача вращателя производится двумя гидроцилиндрами, обеспечивающими плавное, в пределах 30—80 кН регулирование осевой нагрузки, а также спуск и подъем шнеков при бурении.

Подъем колонны шнеков из скважины производят планетарной лебедкой, которую можно использовать и для ударно-канатного бурения стаканами, желонкой или для работы с обсадными трубами.

Выбор технологических решений при шнековом бурении зависит от целей, задач и геологических условий бурения. Назначение скважин задачи ее бурения определяют выбор разновидности: обычное бескерновое, бурение рейсами с использованием магазинных шнеков для эпизодического отбора ненарушенных образцов породы, бурение полыми для постоянного отбора ненарушенных образцов или для доставки на забой заряда ВВ. В преобладающем большинстве случаев применяют бескерновое бурение, в отдельных случаях – с использованием магазинных шнеков для эпизодического отбора ненарушенных образцов.

Ядром технологии является режим бурения, включающий для шнекового бурения три параметра:

— частоту вращения

— осевую нагрузку

— скорость подачи

Частота вращения. Выбор рациональной частоты вращения определяется двумя пределами нижним, обеспечивающим транспортировку породы, и верхним, ограничивающим частоту вращения появлением вибрации шнековой колонны или недостаточностью приводной мощности. Практически во всех случаях увеличение частоты вращения улучшает транспортировку породы и повышает скорость бурения. Особенно важно увеличивать частоту вращения при бурении в вязких липких породах. При бурении в плотных и твердых породах необходимо снижать частоту вращения во избежание перегрева долота. Рекомендуемая частота вращения для мягких пород 2,0—3,5 с, для плотных- 1,0-2,0 с.

Осевая нагрузкам на породоразрушающий инструмент определяется диаметром долота и свойствами буримых пород. Как и в других видах бурения она тем больше, чем тверже горная порода. Необходимо учитывать, что при шнековом бурении оценить действительную осевую нагрузку, действующую на породоразрушающий инструмент, практически невозможно, поскольку в создании осевой нагрузки, кроме усилия подачи бурового станка, участвуют вес шнеков, вес породы на шнеках и реактивная сила при подъеме породы по шнекам.

Последние две составляющие трудно определимы, поэтому управление процессом шнекового бурения осуществляется условно регулированием усилия, создаваемого механизмом подачи бурового станка. При небольшой глубине скважины системой подачи создается дополнительная к весу нагрузка в мягких породах до 3–5 кН, в плотных до 10–20 кН, которая уточняется по условию максимально возможной механической скорости бурения при обеспечении выноса породы.

С увеличением глубины скважины, особенно при бурении в мягких породах, вес исков транспортируемой породы и реактивная сила становятся больше рациональной осевой нагрузки. В этом случае усилие подачи направлено вверх, и бурение ведут с разгрузкой, т. е. усилие подачи рагружает часть веса, а оставшаяся часть обеспечивает осевую нагрузку на долото, идет разрушение породы и углубление скважины.

Следующий параметр параметр режима – Механическая скорость бурения, которая должна поддерживаться из условия транспортирования породы, т.е. объём разрушаемой породы не должен превышать транспортирующей способности шнеков.