Буровая ударно канатная установка: Канатно-ударная буровая установка

Основные виды буровых установок — АлтайБурМаш

С помощью станков ударно-канатного бурения можно организовать дренажные либо разведочные скважины вертикального типа независимо от того, на породах какой крепости приходится вести работы. Глубина может варьироваться до 300 м. На данный момент такое оборудование уже вытеснило востребованные ранее шарошечные станки и пневмоударники ударно-вращательного бурения. Если же требуется вырабатывать породы, крепость которых ниже средней, то ударно-канатное бурение подходит больше, чем станки вращательного бурения с резцовыми коронками. Единственный недостаток установок данного типа – это незначительная частота ударов, благодаря чему производительность такого оборудования снижается. Увеличить частоту не представляется возможным, так как длительность падения бурового снаряда напрямую зависит от сопротивляемости шламовой смеси, а также таких параметров, как ускорение свободного падения и высота подъёма.

Станок оснащён буровым инструментом, масса которого составляет 20-30 кг при диаметре 300 мм. Подъём его осуществляется на канате, на балансире установлен активный блок, колеблющийся вокруг оси направляющего блока вследствие приведения в действие кривошипно-шатунного механизма. Когда балансир опускается, буровой снаряд падает, разрушая породу. Далее скважина углубляется, барабан вращается, канат сматывается, благодаря чему буровой снаряд опускается ещё ниже.

Важно в процессе бурения подливать в скважину воду. Это нужно из-за того, что разрушенная порода образует, переходя во взвешенное состояние, шлам, периодически выводимый наружу специальным приспособлением – желонкой. Скорость подъёма тяжелого блока должна быть оптимальной для того, чтобы буровой снаряд падал свободно, но не слишком высокой – во избежание опускания блока вниз перед тем, как снаряд ударит по породе. В процессе работы на него воздействует собственная масса.

Тот канат, на который подвешивается буровой снаряд, отмеряется таким образом, чтобы лезвие долота в нижнем положении за несколько миллиметров не доводилось до породы. Использование его во в процессе бурения сопровождается сжатием амортизатора. В момент остановки бурового снаряда канат натягивается, а значит, и снаряд плавно поднимается вверх, благодаря усилию амортизатора и опускающегося тяжелого блока.

Слишком короткий канат приведёт к тому, что существенная доля энергии удара благодаря амортизатору перейдёт на станок, увеличив тем самым динамические нагрузки и снизив скорость бурения. Излишне длинный канат тоже недопустим, так как его работа приводит к динамическим ударам на станке.

Рисунок 1 – Схема станка ударно-канатного бурения.

Станок ударно-канатного бурения (рис. 1) имеет тяжелый буровой инструмент 1 (массой 2000—3000 кг и диаметром до 300 мм), который поднимается на канате 2, огибающем головной блок мачты станка 3, оттяжной 4 и направляющий 5 блоки, барабан 6 лебедки подъема. Оттяжной блок 4 установлен на балансире 7, который под действием кривошипно-шатунного механизма 8, 9, приводимого в действие от главного вала через шестерню 10, совершает колебания вокруг оси направляющего блока 5. При спуске балансира (положение I) буровой снаряд падает с высоты 0,6—1,0 м и разрушает породу. По мере углубления скважины вращают барабан 6, сматывают канат, давая возможность буровому снаряду опускаться ниже.

Как работают станки ударно-вращательного бурения

С помощью подобного оборудования выполняется проходка как вертикальных, так и наклонных скважин в тех породах, коэффициент крепости которых составляет f= 6…20, из-за чего они относятся к трудновзрываемым. Такие станки идеально подходят для проведения работ на ограниченных территориях, а также на строительных объектах, размещённых в сложных горно-геологических условиях.

Модульные станки производятся на Кыштымском машзаводе в самых разнообразных модификациях, варьирующихся в зависимости от условного диаметра. Так например станки 2СБУ-100-32 и СБУ-100ГА50 сконструированы практически одинаково, однако отличаются по таким параметрам, как глубина бурения, способ передвижения и мощность пневмоударника. Для станка ЗСБУ-100-32 характерно наличие в конструкции гидрофицированного привода, передающего усилие на основные механизмы – гусеничный ход, поворот кассеты и манипулятор мачты, благодаря чему её вполне реально установить под заданным углом в забое.

Крепление вращателя осуществляется максимально жёстко, для чего используются болты, он располагается на направляющей плите мачты. Через зубчатую муфту вращение передаётся от гидромотора на вал-шестерню, расположенную в сцеплении с зубчатым колесом. Внутренние ступицы на шлицах монтируются на шпиндель, остающийся подвижным, в нижней части располагается переходник в жёстком соединении с фланцем. Для того чтобы не допустить осевого смещения переходника, дополнительно в кольцевую проточку монтируется кольцо разъёмного типа. Для обеспечения прочного соединения со штангами в нижней части переходника используется резьба.

Крепление вала шестерни редуктора осуществляется сразу в двух шариковых подшипниках, для ступицы шпинделя применяются два конических ролика-подшипника. .

Рисунок 2 — Станок ударно-вращательного бурения ЗСБУ-100-32: 1 — рабочий орган;; 2 — кузов; 3 — ходовая часть; 4— манипулятор; 5 – кассета.

Вращатель жестко крепится болтами к направляющей плите мачты 19 и включает акксиально-поршневой гидромотор 1 вращателя, закрепленный на разъемном корпусе одноступенчатого редуктора 5.

Вращение от гидромотора через зубчатую муфту 2—3—4 передается на вал-шестерню 8, находящуюся в зацеплении с зубчатым колесом 18, посаженным на шлицах на ступицу 10. Во внутренней полости ступицы подвижно на шлицах установлен шпиндель 11, в нижней части которого крепится переходник 14, жестко соединенный болтами с фланцем 12. Чтобы предотвратить осевое смещение переходника, в кольцевую проточку шпинделя уложено разъемное кольцо 13. Для соединения со штангами в нижней части переходника имеется резьба. Вал-шестерня редуктора крепится в двух шариковых подшипниках 6 и 7, а ступица шпинделя — в двух конических роликоподшипниках 9 и 24.

Станки вращательного бурения резцовыми долотами

Такое оборудование используется там, где нужно создать взрывную скважину по углю и породам, вертикального или наклонного типа. Для этой цели больше всего подходят модификации СБР-160А24, 2СБР-160-25 и СБР-160Б-32. Для них характерна глубина бурения и наличие второстепенных деталей.

Перечисленные машины конструктивно включают в себя:

• раму с кузовом и кабиной машиниста;
• многоопорный гусеничной ход с электрическим приводом;
• компрессорную станцию;
• мачту для перемещения бурового става;
• кассету для шнеков;
• специальный механизм свинчивания и развинчивания и др.

Подобная компрессорная установка находит применение там, где требуется шнекопневматическая очистка скважины от мелких компонентов.

Буровой став вращается благодаря передаче действия от вращателя, оснащенного асинхронным трёхскоростным двигателем с двухступенчатым редуктором. Быстрый спуск-подъём осуществляется через муфту зубчатого типа и выходной вал редуктора, связанный с барабаном. Гидравлический двигатель в данном случае обеспечивает медленную подачу состава на забой в процессе бурения, отключение же его осуществляется электромагнитной муфтой.

В процессе эксплуатации подобного оборудования нормально замкнутый тормоз является расторможенным, а потому ротор двигателя М5 вынужден вращаться вхолостую. Достаточно замкнуть тормоз для того, чтобы буровой став остался на весу. Регулировка скорости МБ осуществляется при помощи дросселя, для чего используется пульт управления. Дополнительное преимущество заключается в том, что помимо принудительной подачи става на забой можно опустить его при разомкнутом тормозе, ориентируясь на собственную массу – под её воздействием. Подъёмный канат проходит от барабана через блоки, закрепленные на каретке вращателя. Они поднимают его благодаря креплению одним концом к мачте натяжного устройства. Усилие от напорного каната передаётся каретке вращателя через блоки, установленные на корпусе, после чего он закрепляется на натяжном цилиндре. Если один канат с барабана сматывается, то другая его часть наматывается на опустевшее место.

Штанги на ось подаются специальной кассетой и храповым механизмом, оснащенным приводом на гидроцилиндре. В процессе сборки-разборки удержание бурового снаряда осуществляется вилкой с гидроприводом.

Рисунок 3 – Станок режуще-вращательного бурения СБР-160Б-32: 1 — вращатель; 2 — мачта; 3 — гидроцилиндры подъема и опускания мачты; 4 — кабина; 5 — ходовая часть; б — кузов; 7 — кабельный барабан; 8 — рама станка; 9 — кассета.

Рисунок 4 – Станок шарошечного бурения 6СБШ-200-32: 1 — кабина машиниста; 2 — передний домкрат выравнивания станка; 3 — гидроцилиндры наклона мачты; 4 — гусеничные тележки; 5 — задний домкрат выравнивания станка; б — задняя опора мачты; 7—кабельный барабан; 8— телескопический подкос мачты; 9—мачта.

Станки вращательного бурения с шарошечными долотами

Оборудование данного типа активно используется там, где нужно пробурить взрывные скважины, расположенные на открытых разработках, при условии, что породы относятся к числу монолитных, трещиноватых и обводненных. Коэффициент крепости их может варьироваться f= 6…18. Для станков данного типа характерно наличие основных узлов, это:

• гусеничный ход, где на каждую гусеницу приходится свой индивидуальный привод;
• платформа, на которой располагается машинное отделение;
• мачта, оснащенная рабочим органом;
• механизм вращения и подачи стола;
• компрессорная установка;
• механизм свинчивания и развинчивания;
• пылеуловитель;
• сепаратор;
• гидро и пневмо система;
• кабельный барабан.

Для подъёма и опускания мачты применяются сразу два гидравлических цилиндра, приведение станка в горизонтальное положение осуществляется тремя и четырьмя домкратами.

Модифицированные станки 3СБШ-200—60 и 6СБШ-200-32 выделяются наличием патрона схемы ВПМ, в конструкции присутствует мачта с передней панелью открытого типа, тиристорный привод, кабельный барабан и увеличенная штанга. Благодаря тому что вертлюг оснащен отдельным приводом шпинделя, можно одновременно свинчивать как нижние, так и верхние ниппели буровой штанги, тем самым уменьшая время, необходимое для выполнения дополнительных манипуляций.

Особого внимания заслуживает специальная система пылеулавливания в сухом исполнении, кабина машиниста монтируется на пружинные амортизаторы.

На сегодняшний день подобное оборудование изготавливается как в России, так и на Украине. В качестве примера можно привести самый распространённый станок СБШ250МНА-32, который активно используется для бурения скважин вертикального и наклонного типа на трещиноватых, сухих и обводненных породах. Основными конструктивными особенностями такого оборудования считаются:

• наличие верхнего привода;
• непрерывная подача бурового става на всю длину штанги, составляющую 8 м;
• возможность механизировать операции, направленные на сборку и разборку става;
• специальная воздушно-водяная система, обеспечивающая полноценное пылеподавление в процессе бурения.

Данный станок выпускается в Воронеже на заводе горно-обогатительного оборудования. Все перечисленные узлы рабочего органа располагаются в мачте, основными среди них считаются: секторная кассета, вращатель на подающий механизм, механизм развинчивания и верхний ключ, оснащенный гидроприводом.

Мачта представлена пространственной фермой, изготовленной с помощью сварки, по нижней обвязке монтируются гидроцилиндры канатно-поршневой системы и механизм развинчивания с верхним ключом. Верхняя обвязка предназначены для монтажа опоры блока на механизм подачи.

Непосредственно вдоль мачты идут направляющие, внутри неё располагается специальное устройство кассетирующего типа, с помощью которого надежно удерживаются штанги и подаются на оси скважины, если требуется наращивать буровой став. Сразу два гидроцилиндра применяются для заваливания мачты, которая в рабочем положении крепится при помощи специального механизма. Специальная гибкая гирлянда ответственна за подведение электричества к двигателю вращателя, она же подаёт воздушно-водяную смесь в скважину для обеспечения её продувания.

Специальный шпиндель ввинчивает и развинчивает штанги и шарошечное долото. Благодаря наличию гидравлической схемы станка создаётся осевое усилие на долоте, а буровой став перемещается. Аналогичным образом работает система свинчивания и развинчивания штанг и долота, а также их подвод и отвод в кассету с последующим подъемом и опусканием мачты.

Перечисленные буровые установки используются там, где необходимо бурить скважину для воды. К такому решению часто приходят владельцы загородных участков, не желающие зависеть от соседей. Именно они прибегают к услугам специальной техники, которую подбирают опытные инженеры в зависимости от конкретных требований и условий. Таким образом, работы по бурению скважин постоянно совершенствуются, благодаря чему индивидуальное водоснабжение становится всё более востребованным и доступным.

На смену привычным колодцам приходят собственные скважины, и мобильные буровые установки позволяют создавать их оперативно и качественно. Выбор подходящего оборудования напрямую зависит от целого перечня параметров:

• сложности выполняемых работ;
• особенностей грунта;
• необходимой глубины;
• обустройства скважины;
• типа водоносного слоя.

Окончательное решение по выбору подходящей установки специалисты принимают, изучив глубину и особенности грунта. Консультация специалиста в данном случае является обязательным условием, так как только профессионалы, задействованные в данной сфере, смогут подобрать оптимальный вариант буровой установки, ориентируясь на потребности и финансовые возможности каждого конкретного заказчика, а также тот результат, который он желает видеть.

Рисунок 5 – Станок шарошечного бурения СБШ-250МНА-32: 1 — мачта; 2 — машинное отделение; 3 — гусеничные тележки; 4 — бак пылеподавляющей системы; 5—кабина машиниста; 6 —электродвигатели хода; 7—гидродомкраты.

Ударно-канатное бурение скважин в Москве

Ударно-канатное бурение скважин — этот способ применяется специалистами очень часто. Все потому, что он является очень простым и имеет множество плюсов.

1. Процедуру ударно-канатного бурения скважин можно осуществить абсолютно в любом грунте. Можно работать даже в многолетнемерзлых породах, в породах, поглощающих промывочную жидкость, и валунно-галечниковых отложениях. Этот пункт является одним из самых главных плюсов для любого хозяина участка.
2. Пробурить скважину данным методом владелец участка сможет самостоятельно. Но, если в данной сфере нет никакого опыта и необходимых знаний, лучше обратиться за помощью к профессионалам, которые проведут все необходимые работы качественно и в самые короткие сроки.
3. Для данного способа не понадобится тяжелая техника. Специальные установки, которые потребуются для ударно-канатного бурения, практически полностью можно сделать самостоятельно. Исключением являются лишь некоторые детали, которые можно приобрести в любом специализированном магазине. А, кроме того, такие установки достаточно легкие и компактные.
4. Отсутствует необходимость снабжать установки глиной и водой.
5. После бурения скважины в самые короткие сроки можно использовать ее по назначению, ведь ударно-канатный способ позволяет оставить совершенно чистыми водоносные горизонты.
6. Возможность бурения скважин с большим начальным диаметром.

Очень интересно, что данный метод бурения скважин на воду был известен человечеству еще несколько тысячелетий назад. Его активно применяли более 4 тысяч лет назад в Китае. С тех пор прошло огромное количество времени, изменились условия работы, появились новые материалы, методы и технологии, но данный способ бурения по-прежнему остается актуальным, эффективным и востребованным.

Главными его характеристиками является надежность, возможность закончить работу в короткие сроки и простота.

Какие же детали включает в себя специальная установка, предназначенная для бурения скважины ударно-канатным способом?
Она состоит из забивного стакана (это одна из самых главных деталей), лебедки, ударной штанги, прочного каната или троса, блока, каркаса установки.

Забивной стакан

Забивной стакан – главный элемент всей установки для бурения ударно-канатным способом. Сделан он из фрагмента трубы. Снизу стакана находится режущая кромка, а на ней выполнен скос внутрь самого забивного стакана. А сверху расположилась наковальня. Именно по ней ударяется ударная штанга. Это позволяет вбить стакан поглубже в грунт. Следующий элемент – лебедка приводит в действие забивной стакан. Она поднимает и опускает его. При помощи режущей кромки стакан глубоко врезается в породу и захватывает некоторое количество грунта, а затем конструкция поднимается на поверхность.

Ударная штанга

В результате нескольких ударов ударной штанги стакан заполняется грунтом, а внутри его удерживает сила трения. Подняв стакан на поверхность, рабочие его опустошают, и затем данная процедура повторяется необходимое количество раз. Правда, как правило, забивной стакан используют только в процессе работы с несыпучими породами. Так как в противном случае не хватает силы трения между частицами пород, и они не удерживаются внутри стакана. Например, песок, невозможно поднять таким образом на поверхность. В этом случае в процессе ударно-канатного бурения используется другая деталь – желонка. Внизу у желонки имеется специальный клапан, которого нет у забивного стакана. Этот клапан открывается в момент врезания желонки в грунт и, например, песок попадает внутрь нее. Далее рабочие производят аналогичные действия – желонку поднимают наверх, тщательно очищают от сыпучего грунта и снова повторяют процедуру необходимое количество раз.

Буровое долото

Если же специалисты работают с твердыми и каменистыми грунтами, то используется еще более прочная деталь – буровое долото. Такое долото ударяется о твердую породу и измельчает ее. Мелкие частицы породы при этом падают на дно скважины, а оттуда их уже извлекают при помощи желонки.

Канат и тросы

Стоит отдельно поговорить о такой важной детали, как канат или трос. Чтобы он выдержал все нагрузки и справился со своей задачей, следует выбирать мощный прочный трос. Ведь трудно заранее точно рассчитать степень нагрузки на трос или канат в процессе работы. Ведь он не только опускает и пустой забивной стакан и ударную штангу в скважину, трос еще и получает дополнительную нагрузку, поднимая на поверхность стакан, забитый в грунт. Помимо этого при канатно-ударном способе бурения стакан также может заклинить в скважине, если, например, между ее стеной и стаканом попадут частицы твердой породы.  Именно поэтому диаметр каната или троса должен быть не менее 10 миллиметров.

Чтобы владельцу участка не пришлось заботиться обо всех этих деталях, значительно проще будет обратиться за помощью к специалистам компании, занимающейся бурением скважин разными способами, у настоящих профессионалов всегда будет специализированное оборудование для бурения скважин.

8.4.1: Кабельные станки | PNG 301: Введение в разработку нефтяных и газовых месторождений

Версия для печати

Тросовые буровые установки были первыми буровыми установками, использовавшимися для бурения углеводородных скважин. Они использовались в Соединенных Штатах во второй половине девятнадцатого века (1800-е годы) для бурения неглубоких углеводородных скважин в Аппалачах. Хотя эти буровые установки больше не используются при бурении современных нефтяных и газовых скважин, они имеют историческое значение. Тросовые буровые установки первоначально использовались в Соединенных Штатах для бурения 9 скважин.0005 водяные колодцы в начале 1800-х годов, но берут свое начало в технике ударного бурения, использовавшейся древними китайской и персидской цивилизациями. Они были адаптированы в середине-конце 1800-х годов для бурения углеводородных скважин. На Рисунке 8.02 показана буровая установка с канатным инструментом.

Рисунок 8.02: Буровая установка с тросовым инструментом

Схема	Индекс
	Кронблок Бычье колесо Беговая балка Закалочный винт Буровая линия Обсадная головка Подвал Буровой инструмент Колесо для теленка Обсадная линия Питтман Рукоятка Ленточное колесо Катушка для песка Песок или леска Дом пояса Двигатель Машинное отделение Пост головной боли Ленивая скамья
Бурение тросовым инструментом выполняется путем подъема и опускания набора инструментов на конце троса. Движение вверх и вниз передается шагающей балкой. Инструменты вытягиваются из скважины или опускаются в нее путем наматывания или разматывания бурильного троса на ведущем колесе. Оболочка поднимается или опускается с помощью обсадной линии и икроножного колеса. Шлам удаляется из скважины желонкой, которая поднимается и опускается с помощью пескопровода и барабана.
Источник: Ball, M.W.: Это увлекательное нефтяное дело , The Bobs-Merrill Company, p. 103 (буровая установка с тросовым инструментом)

Тросовый инструмент представляет собой долото из тяжелого металла, подвешенное к проволочному тросу, который, в свою очередь, прикреплен к пружинной стойке или шагающей балке (аналогично системе рычага и точки опоры). Тросовый инструмент многократно поднимают с помощью пружинной стойки или шагающей балки и позволяют ему упасть (свободное падение) вниз по стволу скважины, вызывая разрушение породы в точке удара на дне скважины. Когда на дне ствола скважины скапливается достаточное количество обломков породы, в скважину заливается вода и Желонки опускаются для удаления обломков породы и обломков.

Исторически желонки представляли собой просто ведра, используемые для подъема обломков из ствола скважины на поверхность. Современные желонки — это инструменты, которые работают на тросе или тросе с герметичным отсеком при низком давлении. При открытии отсека поток жидкости под гидростатическим давлением в камеру низкого давления уносит песок и буровой мусор в желонку. Затем инструмент поднимают на поверхность.

Тросовые буровые установки имеют историческое значение, поскольку скважина полковника Дрейка в Титусвилле, штат Пенсильвания (считается первой скважиной, пробуренной с конкретной целью добычи нефти) была пробурена тросовой буровой установкой в ​​1859 году на глубину 69,5 футов. Колодец Дрейка считается началом современной нефтегазовой промышленности. В 1890-х годах канатные буровые установки начали заменять роторными буровыми установками.

‹ 8.4: Буровая установка
вверх
8.4.2: Роторные буровые установки ›

Бурение с помощью тросового инструмента – поиск воды

Разработанный китайцами метод ударного бурения с тросовым инструментом был самым ранним методом бурения и непрерывно использовался в течение примерно 4000 лет. Используя инструменты, сделанные из бамбука, первые китайцы могли бурить скважины глубиной до 3000 футов, хотя на строительство ушло два-три поколения. Буровые установки с канатным инструментом, также называемые ударными или спудерными установками, работают, многократно поднимая и опуская тяжелую колонну буровых инструментов в скважину. Буровое долото разбивает или дробит сцементированную породу на мелкие фрагменты, тогда как долото в первую очередь разрыхляет материал при бурении рыхлых пород. В обоих случаях возвратно-поступательное действие инструментов смешивает измельченные или разрыхленные частицы с водой с образованием взвеси или шлама на дне скважины. Если воды в пласте мало или она отсутствует, воду добавляют для образования суспензии. Накопление шлама увеличивается по мере продолжения бурения и, в конечном итоге, снижает воздействие инструментов. Когда скорость проходки становится неприемлемой, пульпа через определенные промежутки времени удаляется из ствола скважины песковым насосом или желонкой.

Полный комплект бурового оборудования с тросовым инструментом состоит из пяти компонентов: бурового долота, бурильной штанги, бурильных кулачков, вертлюжного гнезда и троса. Каждый компонент выполняет важную функцию процесса бурения. Долото для тросового инструмента обычно массивное и тяжелое, чтобы измельчать и смешивать все типы материалов. Буровая штанга придает долоту дополнительный вес, а ее длина помогает сохранять прямолинейность скважины при бурении твердых пород.

Буровые ясы состоят из пары соединенных термообработанных стальных стержней. Когда долото застряло, его в большинстве случаев можно освободить ударами свободно скользящих ясов вверх. Это основная функция буровых ясов; за исключением необычных обстоятельств, они бесполезны в самой операции бурения. Ход буровых ясов 9до 18 дюймов и отличает их от рыболовных ясов с ходом от 18 до 36 дюймов или больше.

Поворотная муфта соединяет цепочку инструментов с кабелем; кроме того, вес розетки поставляет часть восходящей энергии банкам, когда их использование становится необходимым. Гнездо передает вращение кабеля на колонну инструментов и долото, так что порода разрезается при каждом движении вниз, тем самым гарантируя, что скважина будет вырезана по прямой. Элементы бурильной колонны свинчены с помощью бурильных замков с правой резьбой стандартной конструкции и размеров API.

Трос, который несет и вращает буровой инструмент, называется буровой линией. Это трос с левосторонней прокладкой от 5/8 до 1 дюйма, который скручивает бурильный замок при каждом движении вверх, чтобы предотвратить его отвинчивание. Буровой канат натягивается на коронный щит наверху мачты, вниз к забуривающему шкиву на подвижной балке, к пяточному шкиву, а затем к стороне рабочего каната мотовила. Катушки Bull обычно имеют сепаратор на барабане, чтобы обеспечить рабочую сторону линии и сторону линии хранения.

Желонки, используемые для удаления бурового или каменного шлама, состоят из трубы с обратным клапаном на дне. Клапан может быть либо плоским, либо шаровым и язычковым, называемым дротиковым клапаном. Ручка под залог в верхней части этого инструмента прикрепляется к кабелю, называемому песочной линией. Песчаная леска продевается через отдельный шкив в верхней части мачты и спускается к катушке песочной лески. Диаметр песчаной линии может варьироваться в зависимости от ожидаемых нагрузок.

Другой тип желонки называется насосом для песка или всасывающей желонкой. Эта желонка заполнена плунжером, так что тяга плунжера вверх имеет тенденцию создавать вакуум, который открывает клапан и всасывает песок или шламовый шлам в НКТ. Песочный насос может иметь долотное дно, но чаще при бурении скважин на воду он имеет плоское дно с клапаном плоского типа. Некоторые желонки для песковых насосов имеют плоское дно для выпуска навозной жижи.

Характерное бурение вверх и вниз канатной машины передается буровой линии и бурильным инструментам шагающей балкой. Шагающая балка поворачивается на одном конце, а ее внешний конец, на котором установлен шкив для буровой линии, перемещается вверх и вниз с помощью одного шатуна, соединенного с коленчатым валом. Вертикальный ход шагающей балки и, следовательно, буровых инструментов можно изменять, регулируя положение штифта шатуна или зубчатого колеса и соединения оборудования с шагающей балкой. Количество ходов в минуту можно изменять, изменяя скорость приводного вала. Бычья шестерня приводится в движение шестерней, установленной на муфте. Эта муфта, фрикционный привод для пескоструйного каната (только на небольших буровых установках с канатным инструментом) и ведущая шестерня барабана для бурового каната смонтированы на одном узле приводного вала.

Еще один барабан, называемый настоящим кожухом, часто добавляется к основному узлу машины. Настоящая обсадная труба способна оказывать мощное тяговое усилие на третий трос, обсадную линию. Этот трос используется для перемещения труб, инструментов и насосов или другого тяжелого подъемного оборудования. Его можно использовать для протягивания колонны обсадных труб, когда кабель зарезервирован блоками для образования двух-, трех- или четырехсекционных линий. Может потребоваться усиление вышки с помощью жесткой опоры, чтобы использовать максимальное усилие, которое может быть приложено.

Еще одно часто используемое подмышечное ведущее устройство на станке с тросовым инструментом называется кошачьей головкой. Использование этого барабана требует, чтобы толстая веревка из манильской веревки проходила на отдельном шкиве в верхней части вышки. Эта линия может использоваться для перемещения легких грузов и поочередного подъема и опускания инструментов, таких как приводной блок или бампер, которые используются для перемещения или подъема обсадной колонны. Синтетические веревки, изготовленные из нейлона или лавсана, значительно прочнее манильских веревок, но они не устойчивы к истиранию или нагреванию и поэтому не могут использоваться с кошачьей головой. На голову кошки наматывают два-три свободных витка свободного конца веревки. Когда голова кошки вращается, на свободном конце веревки просверливаются отверстия, в результате чего катушка натягивается и захватывает кошку. Это увеличивает нагрузку на другом конце веревки. Когда бурильщик уменьшает тянущее усилие на канате, трение между канатом и вращающейся головкой кошки уменьшается, и груз опускается с контролируемой скоростью. У кота живой барабан, то есть нет таких, чтобы включаться или отключаться во время использования.

Каждый кабельный станок имеет определенные независимые ограничения по глубине и диаметру скважины. Например, если отверстие относительно небольшого диаметра, его можно просверлить на относительно большую глубину. В скважинах большого диаметра вес бурильной колонны и кабеля может стать настолько чрезмерным, что машина перестанет работать, что приведет к уменьшению глубины скважины при исходном диаметре. Обрушение пластов может дополнительно ограничить эффективную глубину для обсадной колонны большого диаметра, поскольку при забивке обсадной колонны возникает значительное трение между обсадной трубой и стенкой ствола скважины. Во многих случаях размер обсадной трубы постепенно уменьшается по мере углубления скважины, тем самым уменьшая трение, а также вес бурового инструмента. Трение между стенкой ствола скважины и обсадной трубой можно уменьшить путем добавления суспензии бурового раствора вокруг внешней стороны обсадной трубы во время проходки. Это небольшое количество суспензии также уменьшит энергию, необходимую для вытягивания обсадной колонны, чтобы обнажить сита, установленные внутри обсадной колонны. При бурении скважин на воду глубина бурения с тросовым инструментом колеблется от 300 до 5000 футов.

Движение кабеля к машине при бурении должно быть синхронизировано с гравитационным падением инструментов для эффективного проникновения. Несколько факторов (толщина пульпы в скважине, биение троса, выравнивание скважины и камни, выступающие в скважине) могут мешать свободному гравитационному падению, и бурильщик должен приспособить движение и скорость машины к вертикальному движению. инструментов. Эффективное бурение достигается, когда частота вращения двигателя синхронизирована с падением инструментов и натяжением троса, что позволяет использовать правильное количество троса для поддержания надлежащей подачи долота. Долото должно ударить о дно скважины на предельном пределе упругости троса и сразу же щелкнуть вверх, чтобы долото нанесло резкий удар по грунтовому материалу. Это требует некоторой устойчивости и эластичности, а также троса и некоторых частей механизма буровой установки. Эластичный демпфер или амортизатор обычно устанавливается в креплении коронного корабля бурильной колонны, чтобы обеспечить часть этой устойчивости в системе. Амортизатор сжимается, когда шагающая балка завершает свой ход вверх и начинает натягивать трос. Затем натяжение троса достигает своего максимума, потому что инструменты все еще движутся вниз. Отскок амортизаторов помогает резко поднять инструмент после удара о дно. Цель состоит в том, чтобы придать инструменту своеобразный хлыст в конце хода, необходимый для быстрого сверления. На поверхности кабель будет казаться постоянно натянутым. При правильном выполнении этот метод сохраняет мощность и увеличивает скорость сверления. Амортизатор также гасит вибрацию, возникающую при ударе сверла о дно скважины, он защищает Дерек и остальную часть станка от сильных ударных нагрузок.

Бурение сцементированных пород

Большинство скважин, пробуренных в сцементированных породах методом тросового инструмента, бурятся в открытом стволе, то есть обсадная труба не используется во время части или всей операции бурения. При бурении в сцементированной породе долото с тросовым инструментом по сути представляет собой дробилку. Его производительность зависит от энергии, которую он может доставить на дно скважины при сохранении надлежащего движения бурения. Факторами, влияющими на скорость или эффективность бурения, являются сопротивление породы, наклон структуры породы, вес бурового инструмента, длина хода, количество ходов в минуту, диаметр, острота и форма бурового инструмента, зазор между бурильной колонной и буровым снарядом. отверстие, а также плотность и глубина навозной жижи накопителя. Каждый бурильщик полагается на производителя бурового станка в отношении этих факторов и добавляет к этим базовым знаниям собственный опыт.

Бурение рыхлых пород

Бурение рыхлых пород отличается от бурения твердых пород двумя способами. Во-первых, труба или обсадная труба должны точно следовать за буровым долотом по мере углубления скважины, чтобы предотвратить обрушение и оставить ствол открытым. Обычно обсадную трубу необходимо забивать с помощью операции, аналогичной забивке свай. Во-вторых, бурение долота в значительной степени представляет собой процесс разрыхления и смешивания. Фактическое дробление не имеет большого значения, за исключением случаев, когда встречается большой камень или валун.

Приводной башмак из закаленной и отпущенной стали крепится к нижнему концу обсадной колонны для предотвращения повреждения дна обсадной колонны при ее проходке. Для работы с приводом от трубы к верхней части корпуса крепится приводная головка, которая служит упором и защищает верхнюю часть корпуса. Приводные хомуты, изготовленные из тяжелой стальной поковки, состоящей из половинок, крепятся к квадрату в верхней части бурильной колонны. Приводные зажимы действуют как молоток, а инструменты создают вес для забивания трубы. Инструменты поднимаются и опускаются за счет действия сверлильного станка.

Обычная процедура заключается в том, чтобы сначала загнать обсадную колонну на расстояние от 3 до 10 футов. Затем материал и обсадная труба смешиваются с водой буровым долотом, образуя суспензию. Большая часть навозной жижи вычерпывается, и труба снова загоняется. Каждый раз, когда обсадная труба очищается, необходимо добавлять воду, если она не встречается в разбуриваемом пласте. В некоторых случаях скважину бурят на три-шесть футов ниже обсадной колонны, затем обсадную колонну опускают до ненарушенного материала и возобновляют бурение. Операции по забивке, бурению и выкапыванию повторяются до тех пор, пока обсадная труба не окажется на нужной глубине.

Когда трение на внешней стороне обсадной трубы увеличивается до такой степени, что обсадную трубу невозможно погрузить глубже или дальнейшее погружение может повредить ее, внутрь первой вставляется колонна меньшей обсадной трубы. Затем бурение продолжается внутри меньшей обсадной колонны. Таким образом, диаметр скважины уменьшается. В некоторых случаях может потребоваться два или три сокращения, прежде чем будет достигнута желаемая глубина. Если предполагаются проблемы с трением, обсадная колонна и верхняя часть скважины должны быть на один-два размера больше диаметра, указанного для заканчивания скважины.

При вскрытии большинства рыхлых пород проходка обсадной колонны занимает столько же времени, сколько и собственно бурение и вычерпывание. Физическая природа глины, ила, песка, гравия и мергеля сильно влияет на скорость проходки обсадной колонны. Наилучший приводной вес и настройка скользящего движения определяются по опыту в данной местности.

В некоторых операциях с канатным инструментом обсадная колонна вообще не забивается, а вдавливается в землю гидравлическими домкратами по мере бурения и подъема. Корпус также можно откинуть назад с помощью домкратов. Сразу бросаются в глаза несколько преимуществ этого метода. Бурение происходит быстро, потому что нет необходимости останавливать бурение и забивать трубу. Поскольку давление загрузки постоянно поддерживается на обсадной трубе во время бурения и выкапывания, обрушение и чрезмерная выемка грунта сведены к минимуму. Возможно, наиболее важно то, что удается избежать сотрясения при обычных процедурах вождения, которые уплотняют песчаные и гравийные образования вблизи обсадной колонны и вызывают чрезмерное трение. 16-дюймовая обсадная колонна была поднята гидравлическим домкратом на глубину тысячи футов в рыхлых породах, а затем вытянута на 150 футов, чтобы обнажить фильтр. При этом домкраты обеспечивали более 500 000 фунтов подъемной силы.

При бурении в неглубоких песках обсадная колонна может следовать за долотом без привода. В этих местах обсадную трубу, возможно, придется придерживать, чтобы предотвратить ее слишком быстрое погружение и сохранить хорошее самочувствие. Кроме того, эти пласты можно бурить быстрее, используя желонку с насосом для песка (всасывающую желонку), чтобы удалить песок без долота. В Аргентине, недалеко от Буэнос-Айреса, с помощью этого метода была установлена ​​временная или поверхностная обсадная труба на глубину до 200 футов.

Другой метод бурения, называемый методом открытого ствола или методом обратного троса, использовался в течение многих лет в Японии и недавно был использован в западной части Соединенных Штатов. Когда скважина заполнена водой или буровым раствором, внутри обсадной трубы работают насосы для тяжелого песка или желонки, чтобы прорезать скважину. Таким образом можно пробурить отверстия до 24 дюймов в диаметре с булыжником до 12 дюймов. С помощью этого метода были пробурены ирригационные скважины большого диаметра до 100 футов и пробурены в течение одного дня. В отдельных случаях возможно бурение всего ствола скважины даже в совершенно рыхлых породах, поскольку гидростатическое давление воды препятствует обрушению стенок скважины.

Метод тросового инструмента существует уже тысячи лет, потому что он надежен в различных геологических условиях. Это может быть лучший, а в некоторых случаях и единственный метод для использования в грубых ледниковых отложениях, отложениях валунов или в сильно нарушенных, сломанных, трещиноватых или кавернозных слоях горных пород. В ситуациях, когда водоносные горизонты тонкие и дебиты низкие, работа с тросовым инструментом позволяет идентифицировать зоны, которые могут быть упущены из виду при других методах бурения.

Метод тросового инструмента имеет следующие преимущества:

1. Буровые установки относительно недороги.
2. Буровые установки просты по конструкции и требуют сложного обслуживания
3. Машины с низким энергопотреблением
4. Скважина стабилизируется в течение всей операции бурения.
5. Извлечение надежных образцов возможно с любой глубины, если только не возникнут условия пучения.
6. Скважины можно бурить в районах с небольшим количеством подпиточной воды.
7. Колодцы могут быть построены с минимальной вероятностью загрязнения.
8. Бурильщик поддерживает тесный контакт с процессом бурения и материалами, с которыми сталкивается, держа руку на бурильном тросе.
9. Как правило, для управления буровой установкой требуется только один человек, хотя помощник обычно доступен для помощи.
10. Из-за размера машины можно эксплуатировать в более пересеченной, труднодоступной местности или в других местах с ограниченным пространством.
11. Установки могут эксплуатироваться во всех температурных режимах.
12. Скважины можно бурить в пластах, где существуют проблемы с поглощением.
13. Колодцы могут быть построены в любое время, чтобы определить приблизительный дебит на этой глубине.

Некоторые недостатки метода тросового инструмента включают следующее:

1. Скорость проникновения относительно низкая.
2. Стоимость кожуха обычно выше, поскольку может потребоваться более толстая стенка или кожух большего диаметра.
3. В некоторых геологических условиях может быть сложно вытягивать длинные колонны обсадных труб, если нет специального оборудования.