17.2. Технология бурения

К параметрам технологического режима бурения при пневмоударном бурении относят: расход воздуха, осевую нагрузку и скорость вращения снаряда.

При бурении пневмоударниками образуется довольно крупный шлам с частицами размером преимущественно от 0,6 до 8,0 мм и расход жидкости на вынос шлама оказывается выше расхода на работу пневмо­ударника. Для выноса крупных частиц шлама рекомендуется обеспе­чить скорость восходящего воздушного потока 20-25 до 30 м/с.

Расход воздуха зависит от диаметра скважины:

Диаметр скважины, мм 93 112 132-151

Расход воздуха, м³/мин 4,5-5,0 7-8 10-12

Чтобы понизить гидростатический уровень воды в обводненных скважинах, необходимо увеличить количество подаваемого в скважину воздуха на 25-30 %. Часть этого воздуха в процессе бурения выбрасы­вается через регулировочный клапан и создает дополнительное давле­ния воздуха для выноса жидкости из скважины. Для сохранения эффек­тивности бурения по мере углубления скважины необходимо следить за тем, чтобы постоянный перепад давления в ударном узле был в преде­лах 0,6-0,7 МПа. Ориентировочно перепад давления определяют по раз­ности показаний манометра при блокировке над забоем и на поверхно­сти. Потери давления на г МПа снижают скорость бурения на 25 %.

При осложнениях, связанных с образованием шламовых сальни­ков, рекомендуется снижать осевую нагрузку использовать коронки с большими промывочными каналами, периодически закачивать через бурильную колонну или устье скважины воду (не более 7-8 л/мин при бурении РП-111 и 8-10 л/мин при бурении РП-130) или 5-6 л раствора ПАВ (сульфонол, ОП-7, ОП-10) - 0,1-0,2 % в пресных растворах и 0,1-1,2 % в минерализованных растворах. При прихвате снаряда в процессе спуско-подъемных операций в воздухопровод насосом закачивают рас­твор ПАВ повышенной концентрации. При резком повышении давления воздуха осуществляют расхаживание снаряда (5-10 см).

В малообводненных скважинах рекомендуется состав забойно­го снаряда включать несколько шламовых труб.

С увеличением глубины скважины давление воздуха возрас­тает до 1,5 МПа и более поэтому необходимо извлекать из пневмоудар-ника по одному вкладышу-заполнителю (через 25-30 м в обводненных и через 100 м в необводненных и мерзлых породах). Очень важно при пневмоударном бурении обеспечить свободную циркуляцию воздуха в скважине. Проходные сечения для воздуха должны составлять не менее 10-12 см².

Механическая скорость ударно-вращательного бурения прямо пропорциональна энергии и частоте ударов, которые в свою очередь яв­ляются функцией расхода и давления воздуха.

Расход и давление воздуха являются основными параметрами технической характеристики пневмоударников.

Осевая нагрузка на коронку при бурении пневмоударниками является довольно пассивным параметром. Она в основном предна­значена для прижатия коронки к забою. С увеличением давления в сла­бых глинистых породах резцы внедряются на всю длину, что приводит к перекрыванию продувочных каналов и прекращению работы пневмо-ударника. В твердых и крепких породах, особенно в абразивных и трещиноватых породах, с увеличением осевой нагрузки и глубины скола повышается интенсивность износа резцов, возникают крутильные удары и поломки резцов, поэтому осевые усилия при бурении необходимо ог­раничивать (табл. 17.5).

При выборе частоты вращения снаряда учитывают частоту ударов пневмоударника и степень трещиноватости пород. С увеличени­ем степени трещиноватости частоту вращения требуется увеличивать. То же следует делать при бурении галечников. С увеличением диаметра коронок и уменьшением частоты ударов пневмоударника частоту вра­щения необходимо снижать (табл. 17.5).

………………………………………………………………………………

Таблица 17.5

Категории горных пород	Абразивность	Грещиноватость	Осевая -тгрузка, кН	Част об/ми УДЧ	ота вращения, н, при частоте зов в минуту
				1250	1 500	1 750
IX-X	Абразивные	Монолитные	1,0-1,5	10	10	12-15
		Трещиноватые	1	10-12	15	15-20
	Средней абразивности	Монолитные	2-3			20
		Трещиноватые	1,5-2,0	20	25	30
VI-VIII	Абразивные	Монолитные	4-5	15-20	20	25-30
		Трещиноватые	3-4	25	30	35
	Малоабразивные и среднеабразивные	Монолитные	8-10	35-40	40-50	45-70
		Трещиноватые	6-8	60	70-75	80-90

Опробование горных пород производят по керну и шламу. Для повышения выхода керна в трещиноватых горных породах рекоменду­ется использовать ДКС, укороченные рейсы, коронки со скошенными - резцами. Для удержания керна при подъеме в буровой снаряд включают кернодержатель-паук.