Буровой снаряд и обсадные трубы

Ударно-канатное бурение применяется чаще всего при разведке драгоценных ископаемых в земле, например россыпные месторождения золота, платины. Так уже сложилось, что золото залегает рядом с реками из-за этого геологические разрезы состоят из следующих перемешанных слоев пород раздельно-зернистых и глинистых: глина, ил, песок, гравий, галечник, валуны.

В таких затрудненных условиях бурение вращательным способом влечет огромные трудности – это и зыбкие, неустойчивые стенки скважин, регулярные обвалы горной породы, повышенный износ коронок и прочее.

твердосплавные коронки

Золото в почве распределено весьма неравномерно и его содержание 1 метр кубический всего до десятков грамм. При вращательном способе бурения с промывкой получается сильная погрешность проб, поэтому применяется ударно канатный способ. При этом данный метод обладает целым рядом недостатков:

  1. Низкая производительность
  2. Применение большого количества обсадных колон
  3. Сложность ликвидировать последствия при возникновении аварий

Принцип действия ударно-канатного оборудования. Буровой снаряд подвешивается на лебедке, буровой мастер управляя рычагами сбрасывает снаряд в скважину. За счет веса снаряда происходит его углубка в грунт. Разрушение происходит по кольцевому забою, часть породы уплотняется в стенки скважины, а часть попадает в забивной стакан или грунтонос.  В качестве буровой установки для ударно-канатного бурения применяют установки типа ПБУ-2 или ЛБУ 50-30.

Читайте так же: Шнеки буровые и лопастные шнековые долота

Для упрощения работы бурового мастера на лебедку можно установить «балансир». Балансир предназначен для подъема и сброса бурового снаряда на забой, при этом буровой мастер только контролирует углубку за рейс и не «дергает» рычаги.

Рассмотрим технологию ударно-канатного бурения сплошным забоем, т.е. без отбора монолита. При поднятии бурильного снаряда над забоем под действием силы притяжения и его массы осуществляется раскручивание каната/троса, снаряд разворачивается на определенный угол относительно первоначального положения, вследствие этого при следующем сбрасывании снаряда лезвие долота разрушает новый слой почвы забоя. После того как снаряд сброшен и нагрузка ушла с каната/троса он вновь закручивается. Это закручивание обеспечивает наличие специальной поворотной втулки (гильзы) в канатном замке с маленьким коэффициентом трения. Во время разрушения горной почвы в скважину добавляют жидкость, и порода при расхаживании снаряда переходит во взвешенное состояние в виде пульпы, это дает возможность для углубления скважины на достаточную величину (до 1 м и более). После очередной углубки на определенную величину в скважину спускают желонку с клапаном, и забой очищают от пульпы. После опять спускают долото и осуществляют разрушение породы. При разбуривании рыхлой почвы «долбление» породы долотом можно не производить. Чтобы закрепить стенки скважины в таком случае во время бурения спускают обсадные трубы.

Бурильный снаряд для ударно-канатного бескернового бурения состоит из долота, ударной и раздвижной штанг, канатного замка и каната/троса.

Читайте так же: Породоразрушающий инструмент, буровые твердосплавные и алмазные коронки

В процессе ударно-канатного бурения при разведке россыпных месторождений используют плоские, двутавровые округляющие и пирамидальные долота. Плоские долота возможны в 2-х исполнениях: для бурения в крепких породах (ДП) и для бурения в мягких породах - облегченное долото (ДПО).

Такие долота зарекомендовали себя как наиболее производительные. Однако когда их используют в бурении твердых вязких пород стенки скважин получаются неровными с продольными каналами, это мешает спусканию и монтажу обсадных труб. Из этого следует рекомендация использовать их либо по мягким породам, либо по твердым хрупким породам или тогда когда достаточно пробурить скважину без крепления обсадными трубами. Чтобы данную сложность нивелировать необходимо применять двутавровые и округляющие долота.

Двутавровое долото (ДД) используют реже, только в тех случаях когд бурение происходит в вязких породах средней твердости не сильнотрещиноватых. Лезвие данного породоразрушающего бурового инструмента более тонкие в средней части, а по концам имеют выступающие в обе стороны от лезвия борта (тавры), это дает возможность пробурить округлую скважину избегая продольных канавок.

Округляющее долото (ДО) более габаритный породоразрушающий буровой инструмент и предназначается для разбуривания твердых горных пород, так же можно использовать для бурения валунно-галечииковых отложений. Лезвие долота производится копытообразного вида с выступами, может дробить даже крепкие, трещиноватые породы. Так же, как и двутавровое долото, оно дает возможность разбуривать более круглые скважины с приемлемой обработкой стенок скважин. Боковые лезвия долота резко снижают его износ.

Массивные крестовые долота (ДК) применяют для разбуривания валунно-галечниковых отложений и сильнотрещиноватых почв и валунов. За счет большей контактной поверхности лезвий эти долота оказались самыми низкоэффективными и поэтому применяются достаточно редко, в крайнем случае, если нет возможности воспользоваться другими типами долот.

Ударные штанги применяются, когда необходимо увеличить массу бурильного снаряда, а также для предупреждения искривления скважин. Они выглядят как массивные цельнометаллические стержни с конической резьбой на концах. Чтобы была возможность комплектовать массу бурильного снаряда их выпускают с разными размерами: с высаженными концами и гладкоствольные.

Раздвижные штанги. Они представляют собой 2 замкнутых звена, с длиной хода 250 мм. Нижнее звено оснащено внутренней, а верхнее наружной конусной резьбой для соединения с частями снаряда.

Канатный замок предназначен для стыковки бурильного снаряда с инструментальным канатом и возможностями проворачивания скручивающего троса относительно опущенного на забой долота. Он выглядит как полый цилиндрический корпус с внутренней конусной резьбой на нижнем конце. Внутри корпуса монтируют поворотную втулку (гильзу), произведенную из материала с маленьким коэффициентом трения. Внутри втулка конусная это необходимо для надежного затягивания «груши» при закреплении в ней каната.

Желонкив процессе ударно-канатного бурения используют как для очистки забоя от разрушенной почвы (пульпы), так и при бурении скважин в рыхлых почвах: песках, супесях, галечниках. В данном способе бурения используют желонки с плоским и полусферическим клапаном. Желонки с плоским клапаном применяются для извлечения больших кусков породы и гальки, с полусферическим клапаном - для извлечения из скважины мелкозернистой породы.

Канаты в процессе ударно-канатного разбуривания используют как для подвешивания и расхаживания бурильного снаряда, так и для подачи в скважину желонок, пробоотборников, обсадных труб и т.д.

Канаты делят на:

  1. инструментальные (для операций разрушения породы),
  2. желоночные (для подачи в скважину желонок и пробоотборников),
  3. талевые (для спуска и подъема обсадных труб).

Канаты имеют различные конструкции. Канаты прямой свивки ведут себя более эластично и охотнее скручиваются и раскручиваются вследствие того, что направления свивок проволок в пряди и прядей в канате совпадают. Именно благодаря этому для инструментального канала применяют канат прямой свивки. Чтобы предотвратить самопроизвольное разворачивание бурильного снаряда под действием раскручивающегося каната, его делают с прямой левой свивкой.

Читайте так же: Виды колонн при бурении твердосплавным ПРИ

Желоночные и талевые канаты имеют крестовую (левую или правую) свивку.

Обсадные трубы используют 2-х исполнений: с муфтовыми и безмуфтовыми соединениями (мама/папа). Обсадные трубы с муфтовыми соединениями используют чаще всего для крепления верхнего приустьевого элемента скважины, бурящихся в устойчивых мерзлых почвах на глубину 8 - 12 метров.

Для крепления стенок скважины во время ее разбуривания применяют обсадные трубы безмуфтовых соединений. Эти соединения имеют меньшее сопротивление при забивании и извлечении обсадных труб

Компания Геомаш производит обсадные трубы обсадные трубы ниппельного соединения d=73-168 мм и специальные обсадные трубы d=146, 152, 168, 178, 219 мм для бурения скважин с одновременной обсадкой

Забивные башмаки желонок используют чтобы защитить нижний край обсадной трубы от смятия. Башмаки представляют собой толстостенное кольца, нижний элемент которого заканчивается закаленным лезвием.

Забивные и выбивные головки применяются для того чтобы предупредить смятие обсадных труб при их монтаже. Они имею вид массивной втулки с резьбой для стыковки с обсадными трубами. Для забивания и извлечения обсадных труб применяют ударную штангу с ударным элементом или бабкой.

Бабки (забивные плашки) используются для передачи удара от ударной штанги на обсадные трубы. Они имеют вид двух плашек с граненым окном между ними для монтажа на высадку ударной штанги. Плашки соединяют 2-мя болтами.

Хомуты для обсадных труб применяются для удержания на весу труб обсадных.

Компания Геомаш – это производитель бурового оборудования, чтобы посмотреть полный перечень продукции перейдите в каталог бурового инструмента