Полезная информация

Новая жизнь старины Ротора.

Оборудование для бурения скважин промышленного водоснабжения, структурно-поискового бурения на углеводородное сырье и глубоких скважин технического водоснабжения, представленное на российском рынке, до недавнего времени было ограничено двумя моделями установок отечественного производства. Речь идет о выпускаемых Кунгурским механическим заводом мобильных роторных буровых установках БА-15.06 и УРБ 3А3.

Несмотря на то, что в конце прошлого века на российский рынок пришли импортные гидрофицированные установки с подвижными вращателями от таких известных производителей, как Pracla, Wellco Drill и AGBO, установки с роторными вращателями не сдали своих позиций.

При сооружении промышленных скважин на глубины свыше 300 метров конечным диаметром свыше 190 мм современные гидрофицированные установки с подвижным вращателем проигрывают роторным установкам в надежности и экономичности, а их очевидные преимущества, такие как эргономичность, высокая ремонтопригодность, удобство управления, насыщенность средствами механизации вспомогательных операций, практически нивелируются значительной массой оборудования и его высокой ценой.

Так, масса установки с подвижным вращателем G-600 AGBO, предназначенной для бурения на глубину до 600 метров, достигает 26 тонн, в то время как обеспечивающая бурение до 700 метров БА15 весит не более 19 тонн.

Такая разница в весе обьясняется тем, в частности, что в отличие от установок с подвижными вращателями, мачты роторных установок не рассчитаны на передачу осевой нагрузки на буровой инструмент и не воспринимают крутящий момент – роторный вращатель смонтирован не на каретке механизма подачи, а на раме установки, а нагрузка на забой создается только весом бурового инструмента.

Конструктивные особенности роторных установок также обеспечивают им важное технологическое преимущество перед установками с подвижными вращателями.

Освобождение мачты роторной установки от функции направляющей рамы механизма подачи позволяет не только ее облегчить, но и увеличить ее высоту. При этом ход подачи бурового инструмента при бурении не ограничен ходом каретки, а при спуско-подъемных операциях и обсаживании скважин возможны операции с трубами значительной длины.

При бурении глубоких скважин, в особенности в мягких и средних породах требуется высокая точность контроля осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент, во избежание произвольного искривления стволов и разрушения бурильных колонн.

Установки с роторными вращателями, укомплектованные системами измерения веса бурового инструмента, обеспечивают такой контроль, а благодаря тому, что нагрузка на долото создается только за счет веса бурового инструмента, регулируемого натяжением каната буровой лебедки и установкой над долотом утяжеленных бурильных труб, бурильная колонна при работе находится в растянутом состоянии.

На установках с подвижными вращателями также возможно бурение в режиме разгруженной колонны, однако при этом усложняются и удорожаются гидросистема и контрольно-измерительная аппаратура.

В 2017 году, опираясь на результаты маркетинговых исследований рынка и анализ предпроектных технических исследований, руководство группы компаний «Геомаш», традиционной продукцией которой являются механические и гидрофицированные установки с вращателями подвижного типа, приняло решение о начале разработки мобильных роторных установок для бурения разведочных и эксплуатационных скважин глубиной до 1000 метров.

урб-40.jpg    урб-25.jpg

По состоянию на первое полугодие 2019 года на рынок уже выведены две модели серии УРБ, потребность в которых подтверждена реальными заказами предприятий.

Сравнительные характеристики роторных буровых установок отечественного производства

Основные технические характеристики БА-15.06 УРБ-3А3 УРБ-25 УРБ-40
Мощность привода, кВт 88.3 132 169 200
Нагрузка на крюке, допустимая, тс 20
20 25 40
Условная глубина бурения, м 700 700   800 1000
Рекомендуемый начальный диаметр бурения, мм 394 394 535 780
Рекомендуемый конечный диаметр бурения, мм 190.5 190.5 244.5 190,5
Диаметр применяемых бурильных труб, мм 63.5
73
89
63.5 
73
89
73
89
114
73
89
114
Длина бурильной трубы/свечи, м 6/12 6/12 7/12 6/12
Длина обсадной трубы, м 12 12    12 12
Длина ведущей трубы («квадрата»), м 10.0 8.3    7.8 7.8
Тяговое усилие буровой лебедки, тс 5.2 5.2 6.5   
7.5
Грузоподъемность бурового талевого блока, тс 20 20       25 30
Грузоподъемность бурового вертлюга, тс 20 20 25 30
Грузоподъемность грузового талевого блока, тс  - -        - 40         
Максимальный крутящий момент, кгс.м 800 800 1600           1600
Частота вращения стола ротора, об/мин 253 63…285
18…220 18…220
Тяговое усилие вспомогательной лебедки/ тартального барабана основной лебедки,  тс 2.5 2.5 2.2 2.2          

Технологическое оборудование роторных буровых установок отечественного производства

 Оборудование     БА-15.06      УРБ-3А3      УРБ-25      УРБ-40
Насос буровой поршневой НБ-50 + + + +
Насос буровой поршневой НБ-80
- - - Опция 
Насосно-силовой блок Опция Опция Опция Опция
Компрессорный блок Опция Опция Опция Опция
Насос-дозатор ПАВ - - Опция   
Опция
Электрогенератор + + + +
Система измерения веса колонны ИВЭ-50 + Опция   + +
Подсвечник и балкон  верхового рабочего Опция Опция Опция Опция 
Гидрораскрепитель Опция Опция Опция Опция
Вспомогательная лебедка
-
-
+
+
Гидравлический механизм сдвига ротора
-
-
+
+
Буровое укрытие*
-
-
+
+

* - для исполнений на автомобильных прицепах.

Установки УРБ-25 и УРБ-40 предназначены для сооружения эксплуатационных скважин промыщленного водоснабжения, структурно- поисковых скважин на углеводородное сырье, эксплуатационных скважин подземного выщелачивания минерального сырья, стволов для дегазации подземных горных выработок, вентиляционных стволов, скважин водопонижения и других скважин технического назначения.

Новые установки, в зависимости от комплектации, реализуют как вращательное бурение с прямой промывкой, являющееся основной технологией для роторных машин, так и ударно-вращательное бурение с погружными пневмоударными машинами, и вращательное бурение с обратно-всасывающей промывкой (эрлифтом). УРБ-25 и УРБ-40 могут, в зависимости от исполнения, монтироваться на грузовых автомобилях и длиннобазных автомобильных прицепах и приводиться от маршевых двигателей транспортных баз, либо от автономных силовых агрегатов.

Доступна комплектация технологическим оборудованием, включая буровые насосы, винтовые компрессоры, прицепные насосные и компрессорные блоки, прицепные трубные блоки, средства механизации вспомогательных операций.

Линейка продукции, начатая с УРБ-25 и УРБ-40, органично дополнивших размерный ряд отечественных роторных установок, бесспорно имеет потенциал дальнейшего развития.

Старине Ротору рано уходить на покой !


Импортозамещение в действии или пионерский марш

UGB-996.jpg 

Самоходные установки для инженерно-геологических изысканий, обеспечивающие комплексные полевые исследования грунтов в труднодоступных районах, в условиях неразвитой дорожной сети и полного бездорожья, особенно актуальны для России (где, как известно, дороги – одна из двух главных бед).

Идеальным средством транспортировки технологического оборудования в подобных условиях являются гусеничные вездеходы и потому отечественные машиностроители, включая группу компаний «Геомаш», много лет шли по пути создания самоходных буровых установок на базе гусеничных транспортных машин, как покупных, так и собственного производства.

Вместе с тем, к 2018 году у технических специалистов «Геомаш» сформировалось отчетливое видение проблемы, заключающейся в прямой зависимости габаритных размеров, массы и приводной мощности транспортных средств от потенциальных возможностей бурового и испытательного оборудования, монтируемого на них.

Снаряженный вес самоходных установок, смонтированных на гусеничных транспортных базах повышенной проходимости, обладающих высокой мощностью и насыщенных дополнительным технологическим оборудованием (буровыми насосами, компрессорами, оборудованием для статического и динамического зондирования) достигает 13-18 тонн, вследствие чего они могут транспортироваться на объекты работ по дорогам общего пользования только специализированным большегрузным автотранспортом, что создает эксплуатирующим организациям серьезные логистические затруднения (необходимость согласования с дорожными службами, поиска путей объезда низких путепроводов, наконец – сезонные ограничения движения большегрузного транспорта).

Кроме того, для обслуживания и эксплуатации установок на гусеничных транспортных машинах необходимо вводить в состав буровых бригад квалифицированных механиков-водителей.

На основании проведенного анализа и с учетом пожеланий производственных организаций, выполняющих линейные изыскания, мы пришли к выводу о необходимости создания линейки буровых установок на дистанционно управляемых самоходных гусеничных платформах повышенной проходимости, масса и габариты, которых позволили бы выполнять их доставку к месту работ стандартным грузовым автотранспортом, но при этом мощность силовых агрегатов и грузоподъемность транспортных баз обеспечивали бы размещение необходимого технологического оборудования и его привод.

Подобные буровые установки ранее не выпускались в России, а выпущенные за рубежом технические средства отличает высокая начальная цена и высокая стоимость обслуживания.

На основе изучения и анализа конструктивных особенностей и опыта применения мобильных буровых установок отечественного и зарубежного производства, включая известные российским изыскателям и геологоразведчикам модели серии GM, cпециалисты группы компаний «Геомаш» выполнили разработку серии новых установок, в том числе применив и улучшив наиболее эффективные технические решения, ранее использованные в аналогах.

Работа над проектом заняла почти год и, надо признаться, этот год не был для нас легким. Тем более радостным оказался результат, полученный в ходе цеховых, полигонных испытаний и опытной эксплуатации, стартовых образцов установок УГБ-996 «Пионер» и УГБ-973 «Пионер».

Новинка обеспечивает комплексные полевые исследования, включая опробование грунтов и горных пород до XII категории по буримости одинарными и двойными колонковыми наборами «в-сухую», с промывкой или продувкой, отбор проб во вдавливаемые и забивные грунтоносы, опробование через колонны полых шнеков, а также - полевые испытания грунтов методами статического и динамического зондирования в соответствии с требованиями ГОСТ 19912-2012 и ГОСТ Р ИСО 22476-2-2017.

Новая установка, смонтирована на раме дистанционно управляемой гидроприводной гусеничной вездеходной платформы с приводом от дизельного двигателя с жидкостным охлаждением, укомплектована основным проходным вращателем с гидропатроном, модулями ударно-вращательного и алмазного бурения, автоматическим молотом динамического зондирования, буровым насосом и винтовым компрессором, средствами механизации вспомогательных операций.

Управление основными и вспомогательными операциями может осуществляться как с бортового пульта, так и с пульта дистанционного радиоуправления.

Комплектация установки в базовом исполнении высокомоментным проходным вращателем с гидропатроном и узлом ударно-вращательного бурения, смонтированными на общей каретке, дает возможность оперативного перехода между технологиями бурения при опробовании в сложных геологических условиях.

Так, например, возможна реализация вращательного бурения полыми равнопроходными шнеками диаметром 270 мм, которые в дальнейшем служат временной обсадной колонной при отборе проб ударным способом в забивной грунтонос на колонне бурильных труб, либо забуривание пилотного ствола скважины ударно-вращательным способом через моренные отложения с его последующей углубкой и временной обсадкой полыми шнеками.

В случае необходимости отбора проб в интервалах, сложенных скальными породами VIII-XII категорий по буримости возможен монтаж над проходным вращателем высокооборотного вращателя с буровым сальником, обеспечивающего бурение алмазным породоразрушающим инструментом.

При этом гидропатрон служит не только для передачи крутящего момента и осевого усилия при вращательном бурении с использованием проходного вращателя, но также для спуско-подъемных операций при ударно-вращательном и алмазном бурении, для передачи осевой нагрузки на колонну зонда при статическом зондировании и для подъема зондов статического и динамического зондирования.

Гидроприводной молот динамического зондирования монтируется на направляющей, установленной на каретке механизма подачи над проходным вращателем. При наращивании штанги зонда молот переводится в верхнее положение механизмом подачи, а в процессе углубки колонны зонда – свободно перемещается вниз вместе с ней.

По требованию установка может поставляться с комплектом анкерения установки при статическом зондировании, вспомогательной лебедкой, гидроприводным трубодержателем, совмещенным с раскрепителем резьбовых соединений.

Вес и габариты установок УГБ-996, УГБ-973 при полной комплектации и заправке ГСМ позволяют использовать для их транспортировки стандартные грузовые автомобили с грузоподъемностью от 5 до 8 тонн при условии их комплектации аппарелями.

Установки семейства «Пионер» для инженерно-геологических изысканий 

 Параметры оборудования УГБ-973   УГБ-996
 Ход подачи, мм  2400  2800
 Усилие подачи вверх, кГс  7000  13000
 Усилие подачи вниз, кГс  4000  8600
 Крутящий момент основного вращателя, кГс.м    
  I скорость  350  700
 II скорость  -  350
 Частота вращения основного вращателя, об/мин    
 I скорость  0-135  0…67
 II скорость  -    0…135
Рабочие диаметры зажимного патрона, мм
32-63,5 32-63,5
Частота вращения высокооборотного вращателя, об/мин
1200 1200
Производительность насоса, л,мин
70 150
Рабочее давление насоса, бар
90 90
Производительность компрессора, м3/мин
2,5 5
Рабочее давление компрессора, бар
10 10
Грузоподъемность вспомогательной лебедки, кгс
400 400
Мощность силового агрегата, кВт 
74 104
Масса в полной комплектации, кг
5000 8000

Дальнейшее развитие технических средств на базе дистанционно управляемых самоходных гусеничных платформах повышенной проходимости видится в создании геологоразведочных установок алмазного бурения, установок для бурения скважин под установку тепловых насосов и самоходных установок статического зондирования.

В условиях тяжелого экономического кризиса и ослабления национальной валюты мы сделали очередной шаг по пути реального импортозамещения и уверены, что буровые установки семейства «Пионер», разработанные и изготовленные на предприятиях ГК «Геомаш» с учетом многолетнего опыта зарубежных производителей подобного оборудования и особенностей отечественного рынка, найдут своих потребителей.


Муки выбора. Привод буровой установки для инженерной геологии

IMGA0019 с лого.jpg  IMGA0006_1.jpg

При инженерно-геологических и инженерно-геотехнических изысканиях для строительства используются в основном буровые установки с подвижными вращателями, смонтированные на самоходных колесных и гусеничных транспортных средствах и, несмотря на то, что за последние десять лет в России появилось немало новых производителей, продвигающих свои модели буровых установок для сегмента инженерной геологии, наиболее распространенными и популярными остаются гидрофицированные установки УРБ-2А2 и их модификации, имеющие гидравлический привод вращателя и механизма подачи, и установки ПБУ-2 с комбинированным приводом: механическим приводом вращателя и лебедки, и гидравлическим приводом механизма подачи.

Основные технические характеристики рассматриваемых установок сведены в таблицу.

Модель установки
Параметры основных агрегатов   УРБ-2А2 УРБ-2А2Д  УРБ-2Д3 ПБУ-2 
 Мощность привода, не менее, кВт 60 60  60 44

Усилие подачи вверх, кГс

Усилие подачи вниз, кГс

5100

3000
5100

3000
6300

4000   
8000

10 000

Крутящий момент, кГс.м

201 200 400 500

Частота вращения, об/мин

120-360 27-325    33-184 25-430   

Грузоподъемность лебедки, кГс

-         - -         2500

Гидрофицированные буровые установки вне зависимости от того, каким предприятием они изготовлены, при очевидных преимуществах – высокой эргономичности и безопасности, возможности плавной регулировки частоты вращения бурового инструмента, минимальном объеме подвижных механических частей, в первую очередь подверженных износу, потенциальной возможности относительно быстрого монтажа и демонтажа вышедших из строя агрегатов и дополнительных гидроприводных средств механизации требуют повышенного внимания к техническому обслуживанию, качеству применяемых гидравлических масел, а используемая на них гидроаппаратура изготавливается, как правило, за рубежом, что сказывается на стоимости и сроках поставки запасных частей.

Привод маслостанций гидрофицированных установок требует использования более мощных силовых агрегатов, чем привод механической трансмиссии в связи с относительно низким К.П.Д. гидравлических систем, следствием чего является повышенный расход топлива.

Установки с комбинированным приводом менее презентабельны, чем их гидрофицированные конкуренты, но при этом и не столь требовательны к квалификации обслуживающего персонала, качеству ГСМ и запасных частей, и в целом - более надежны и экономичны без ущерба для производительности.

Примером удачной конструкции установки этого типа является ПБУ-2, используемая при инженерно-геологических и геотехнических изысканиях свыше двадцати лет.

Буровая установка в базовой комплектации, смонтированная на собственной раме, оснащенная палубным двигателем и лебедкой с контролируемым свободным сбросом, обеспечивает реализацию практически всех технологий, необходимых для эффективного опробования и полевых исследований грунтов.

     Модель установки
 Технологии, применяемые при инженерных изысканиях УРБ-2А2 УРБ-2А2Д    УРБ-2Д3 ПБУ-2   
 Отбор проб грунта в колонковые трубы ДА ДА  ДА  ДА 
 Динамическое зондирование

ДА

ДА ДА ДА 
 Отбор проб грунта забивными и вдавливаемыми грунтоносами через полые шнеки     НЕТ НЕТ НЕТ ДА
 Бурение полыми шнеками с отбором  проб грунта в съемный керноприемник     НЕТ НЕТ НЕТ ДА 
 Статическое зондирование    НЕТ НЕТ НЕТ ДА 

Многолетний положительный опыт применения буровых установок типа ПБУ-2 на инженерно-геологических и геотехнических изысканиях в разнообразных географических (от Заполярья до Экваториальной Африки) и геолого-технических условиях объективно подтверждается устойчивым – даже на фоне затяжного экономического кризиса - спросом на данное техническое средство и доброжелательными отзывами специалистов, эксплуатирующих эту «рабочую лошадку».