Сооружение скважин в мерзлых горных породах

Сооружение скважин для прокладки трубопроводов

Метод динамического продавливания

Сущность метода – под действием направленной вибрации, создаваемой одним из известных механизмов, а также Р _ос полая труба горизонтально внедряется открытым концом в грунт.

Метод использовался при вибровакуумной проходке горизонтальных скважин диаметром 219-630мм на длину 20-25м (рис.5.4).

Прокалывание грунта осуществлялось стальной тонкостенной трубой под действием статического усилия и направленной вибрации (электро- вибраторы типа И-7, С-413 и С-414).

Рис.5.4 – Схема вибровакуумной проходки грунтов

продавливанием

1 - вакуумный насос; 2 – нажимные трубы с центраторами и электрокабелем; 3 - прокалывающая труба с вибратором; 4 – лебедка.

G₀ - осевое усилие; Р - сила вакуума.

Статическое усилие создавалось тяговой лебедкой через систему блоков. Дополнительное усилие обеспечивалось разряжением, которое создавал вакуум-насос во внутренней полости трубы.

Процесс продавливания очень прост.

Наибольшее распространение получил метод прокладки трубопроводов в горизонтальные скважины.

Бурят скважины специальными установками с разрушением забоя и удалением породы на поверхность в отвал.

Породоразрушающий инструмент – режущего, скалывающего и ударного типов. Удаление породы – шнеками, пневмотранспортом или желонками.

В устройствах для бестраншейной прокладки трубопроводов образование горизонтальной скважины осуществляется одновременно двумя методами:

- проколом горной породы в центральной части;

- продавливанием в периферийной части.

Устройство содержит рабочий орган и породопровод(рис.5.5). Рабочий орган состоит из двух совмещенных основаниями конусных камер. Передняя камера выполнена из кольцевых ножей, которые размещены на ребрах конуса. Между ножами кольцевые щели. На острие конуса размещен полый наконечник. Задний усеченный конус подсоединен к породопроводу, по которому с помощью воздушного потока транспортируется порода.

Рис.5.5 – Пневмоударная установка для проходки

скважин в мерзлых породах

1 – наконечник; 2 - кольцевые ножи; 3 - кольцевая щель; 4 - задняя конусная камера; 5 - прокладываемая труба; 6 – породопровод; 7 – котлован; 8 –пневмоударник; 9 – воздухопровод; 10 - передняя конусная камера; 11 – ребра; 12 – порода;

К основанию заднего конуса присоединена прокладываемая труба. Другой торец трубы связан с пневмоударником.

Частички породы, попадающие в породоприемную камеру, дробятся сжатым воздухом и транспортируются в отвал. После заглубления в массив на длину первой секции трубы, наращивается следующая секция и т.д.

На рис.5.6 показано устройство с наконечником другого типа (именно для мерзлых пород).

Рис.5.6 – Буровой наконечник с термическим нагревом

1 – трубопровод для горючего

2 – сопла

3 – камера сгорания

4 – трубопровод для окислителя

5 – породопровод

Во внутренней полости наконечника (камера сгорания) сжигается топливная смесь. Окислитель и горючее подводятся специальными трубопроводами.

Продукты сгорания выбрасываются через сопла и обеспечивают перемещение породы. Раскаленные газы нагревают поверхность наконечника и прилегающую мерзлую горную породу, которая легче деформируется и лобовое сопротивление снижается. Снижается также сопротивление нарезанию кольцевых слоев.

В Казахском ПТИ разработана установка для бестраншейной прокладки инженерных коммуникаций в мерзлых горных породах с помощью огнеструйно-механического бура (рис.5.7). Использован метод воздействия на породу высокотемпературного сверхзвукового потока продуктов сгорания, который направляется через центральное отверстие в породоразрушающем наконечнике на мерзлую породу и образует в ней вытянутую полость.

Рис.5.7 – Огнеструйно-механический бур КазПТИ

1 - прокладываемая труба

2 - огнеструйный бур

3 - ребра жесткости

4 - кольцевые ножи

5 - высокотемпературный поток

6 - труба с трубопроводами горючего

и окислителя

7 - породопровод

Отраженные от забоя газы интенсивно растепляют прилегающую к ПРИ породу массива.

Ступенчато-кольцевые ножи нарезают слои. При этом продукты сгорания через кольцевые щели проталкивают породу внутрь шламоприемника и далее транспортируют ее на поверхность.

На базе огнеструйно-механического рабочего органа КазПТИ создана установка УГБ-700 для бестраншейной прокладки трубопроводов и др. инженерных коммуникаций в мерзлых породах.

Генератором высокотемпературных струй является огнеструйный бур ТМД-114М с дистанционным запуском и контролем горения. Мощность бура 400кВт, диаметр трубопровода 700мм, длина 30м. Скорость прокладки – 5-10м/час. Масса рабочего органа 350кг.

Особенность – можно извлекать рабочий орган из трубопровода на любой стадии его прокладки (для замены или ремонта).

Поскольку рабочий орган не вращается, можно придавать ему любую форму поперечного сечения (квадрат, треугольник и пр.).

Дата добавления: 2014-11-29