метод указания. Российский государственный геологоразведочный университет имени серго орджоникидзе
 Скачать 1.63 Mb.
|
6. Ударно-вращательное бурениеУдарно-вращательное бурение применяется в твердых горных породах VI-XI категории по буримости. В схеме ударно-вращательного бурения между низом бурильной колонны и колонковым набором включается ударный механизм (забойная машина). Машины, работающие на промывочной жидкости, называются гидроударниками, а машины, приводимые в действие сжатым воздухом – пневмоударниками. Таким образом, при ударно-вращательном бурении разрушение породы происходит при одновременном воздействии ударных импульсов (различной силы и частоты), вращения породоразрушающего инструмента и осевой нагрузки. Накладываемые на породу ударные импульсы обеспечивают рост глубины внедрения режущих элементов в породу, в результате этого повышается механическая скорость бурения. Рациональная область применения гидроударников – бурения твердых хрупких пород: гранит, песчаник, габбро, базальт и др. Менее эффективно гидроударное бурение в упругопластичных породах (кварциты, порфириты и др.). Бурение этим способом ведется с использованием передвижных буровых установок с невысокими частотами вращения: ЗИФ-650М, ЗИФ-1200МР и самоходных установок типа УРБ с применением буровых насосов НБ4-320/63 и НБ5-320/100. Выбор насоса определяется расходом и давлением промывочной жидкости, которые зависят от глубины бурения, диаметра скважины и типа гидроударника. Гидроударники подразделяются по частотной характеристике на среднечастотные и высокочастотные с частотой ударов соответственно 1200 (20) – 1500 (25) и 2000 (30) –3000 (50) ударов в минуту (Гц) (табл. 34 и 35). Таблица 34 Техническая характеристика гидроударников
Таблица 35 Техническая характеристика гидроударников Г59 и Г76
Среднечастотные гидроударники (Г-7, Г-9, Г76У и Г76УО) имеют более высокую энергию единичного удара и предназначены для бурения в породах средней твердости и твердых специальными твердосплавными коронками типа ГПИ и КГ. Высокочастотные гидроударники (ГВ-5, ГВ-6, Г59В, Г59ВО, Г76В и Г76ВО) с более низкой энергией единичного удара применяются для бурения в породах средней твердости и крепких с использованием обычных серийных твердосплавных коронок типа СА и алмазных коронок. В малоабразивных монолитных твердых породах целесообразно использовать однослойные алмазные коронки с нормальной твердостью матрицы, а в абразивных крепких породах – импрегнированные коронки с нормальной и твердой матрицей. Технологические параметры режимов бурения гидроударными машинами типов Г и ГВ в различных условиях приведены в табл. 36 и 37. Таблица 36 Рекомендуемые параметры режимов бурения среднечастотным гидроударником Г-7
Таблица 37 Рекомендуемы режимы бурения высокочастотными гидроударниками типа ГВ-5 и ГВ-6 твердосплавными и алмазными коронками различных типов
продолжение таблицы 37
Гидроударное бурение успешно может применяться в широком диапазоне геологических условий. Трещиноватость, слоистость, перемежаемость горных пород меньше влияет на подклинивание керна, чем при вращательном бурении. Однако, в трещиноватых, неустойчивых, раздробленных породах снижается выход керна. Для обеспечения требуемого выхода керна следует применять эжекторные одинарные и двойные колонковые снаряды гидроударного бурения типа ОК-80М-76, ОК-90М-59 и ГРЭС-59, а также снаряды со съемными гидроударниками ССГ-76 и ССК-59СГ. Бурение пневмоударниками. Бурение с использованием пневмоударных машин находит применение при проходке разведочных скважин на коренных и россыпных месторождениях полезных ископаемых, при бурении скважин на воду, а также сейсмических и инженерно-геологических скважин. Наиболее эффективно применение пневмоударного бурения в районах многолетней мерзлоты, в безводных районах, а также при поглощении промывочной жидкости. Область применения пневмоударного бурения ограничивается отсутствием высокопроизводительных компрессоров большого давления и присутствием водопритоков в скважинах. Глубина, как правило, не превышает 100 – 150 м при наличии водопритоков, а при их отсутствии достигает 300 м. В табл. 38 и 39 приведена техническая характеристика разведочных пневмоударников. Таблица 38 Техническая характеристика пневмоударников.
Таблица 39 Техническая характеристика пневмоударных машин типа ПН (ТулНИГП)
В состав бурового оборудования при пневмоударном бурении необходимо включить компрессор производительностью не менее 5-9 м3/мин при давлении 0,7-0,8 МПа. Для уменьшения потерь давления воздуха целесообразно использовать бурильные трубы муфтово-замкового соединения, обычно это трубы диаметром 50 и 63,5 мм. Породоразрушающий инструмент для пневмоударного бурения представлен твердосплавными коронками КП, КДП и КПС, армированными резцами цилиндрической формы из твердого сплава ВК-15 и ВК-8. Колонковые трубы для пневмоударного бурения применяются одинарные ТП и двойные ТДП. Технология бурения пневмоударниками Количество подаваемого воздуха определяет его давление на входе пневмоударника и соответственно его энергетические показатели – энергию и частоту ударов, а следовательно и скорость бурения, поэтому расход воздуха должен соответствовать величине, предусмотренной в паспортной характеристике пневмоударника. Минимальный предел подачи воздуха устанавливается из условий обеспечения эффективной транспортировки частиц породы на поверхность, при этом скорость восходящего потока в призабойной зоне должна быть не ниже 20-25 м/с. Пневмоударниками бурят при пониженных частотах вращения и осевых нагрузках. Рациональные технологические параметры в зависимости от физико-механических свойств пород приведены в табл. 40. Таблица 40 Технологические параметры бурения с использованием пневмоударников
Примечание: частоту вращения следует снижать с увеличением диаметра породоразрушающего инструмента и уменьшением частоты ударов пневмоударника. Наиболее сложной технологической задачей при пневмоударном бурении разведочных скважин является борьба с зашламованием инструмента и образованием сальников. Указанные осложнения обусловлены налипанием глинистого материала на торцевую поверхность коронки и колонковую трубу в обводненных скважинах. При возникновении этих осложнений резко возрастает противодавление на выхлопе, снижается мощность пневмоударника, а в наиболее сложных ситуациях пневмоуданик прекращает работать. Для предотвращения этих осложнений при прохождении глинистых прослоек, необходимо снизить до минимума осевую нагрузку. Однако радикальной мерой борьбы с образованием сальников является применение в качестве очистного агента ГЖС с ПАВ. Выбор типа ПАВ зависит от характера минерализации вод, а его концентрация – от дебита водопритока. Например, в качестве ПАВ можно применять ОП-7, ОП-10, концентрация которых в пресных водах должна составлять 0,1 – 0,2%, а в рассолах увеличиваться до 1,1 – 1,2%. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||