Особенности колонкового вращательного бурения с использования ударных импульсов

Ударно-вращательное бурение пневмоударниками.

При ударно-вращателном бурении гидроударниками в обычных условиях мы получаем незначительный прирост скорости бурения, часто не окупающий дополнительных затрат, связанных с использованием гидроударника и специальных коронок. Лишь при бурении строго прямолинейных вертикальных скважин и прослоек очень твердых пород в скважинах большого диаметра применение ударно-вращательного бурения гидроударниками рационально.

Другое дело при бурении с продувкой. Энергия потока воздуха, используемого в качестве очистного агента, может эффективно использоваться для создания мощных ударных импульсов в пневмоударных механизмах – пневмоударниках (их устройство и принцип работы также рассматривается в практикуме по бурению на ТПИ). Практически во всех случаях бурения с продувкой целесообразно и выгодно применять ударно-вращательное бурение пневмоударниками. В слабых и средних породах применение пневмоударного бурения позволяет увеличить скорость бурения в 2 – 3 раза. В крепких породах до Х – ХI категорий, где при продувке не применимо алмазное бурение, применение пневмоударников позволяет использовать коронки с твердосплавными резцами.

Параметры режима бурения пневмоударниками осевая нагрузка и частота вращения те же, что и при ударно-вращательном бурении гидроударниками. Применяемые в геологоразведочном бурении пневмоударники среднечастотные с частотой ударов i = 15 – 30 c^-1 и с мощной энергией удара E = 100 – 300 Дж. Такая энергия получается благодаря высокой скорости потока воздух при расходе воздуха Q = 6 - 12 м³ в мин. Для эффективной работы пневмоударника необходим компрессор, развивающий давление P = 0,6 – 2,0 МПа. Причем чем выше давление и расход воздуха и, в частности, перепад давления на самом пневмоударнике, тем эффективнее работа пневмоударника и тем больше возможности его использования по глубине скважины. К сожалению, при использовании наиболее распространенных передвижных компрессорных станций с давлением до 0,8 – 1,0 МПа. пневмоударное бурение возможно лишь до глубины 300 – 400 м.

Достоинства и недостатки пневмоударного бурения примерно те же, что и ударно-вращательного бурения гидроударниками – отличие в том, что пневмоударники имея более мощный удар, позволяют повысить скорость бурения в 2 – 3 раза, а гидроударники лишь до 1,5 раза.

1. Применяется два варианта бурения и применением ударных импульсов: Ударно-вращательное, когда разрушение породы происходит за счет ударов, а вращение играет вспомогательную роль. В этом случае энергия удара составляет от 50 – 70 до 300 Дж., частота ударов от 900 до 1500 в мин. (15 – 25 с^-1). И вращательно-ударное, когда разрушение породы осуществляется за счет вращательного движения коронки, а ударные импульсы играют вспомогательную роль, значительно уменьшая трение резцов о породу или кусков керна о колонковую трубу. В этом варианте энергия ударов составляет 10 -15 Дж., частота ударов 40 – 60 с^-1. Вращательно-ударное бурение осуществляется только гидроударниками.

2. Ударно вращательное бурение гидроударниками осуществляется коронками с крупными твердосплавными резцами, при необходимости бурения вертикальных прямолинейных (отвесных) скважин и при бурении пропластков крепких пород IХ – ХII категорий по буримости в скважинах большого диаметра, алмазных коронок для которых не имеется.

3. Особенности технологии ударно-вращательного бурения в том, что осевая нагрузка значительно меньше, чем при вращательном бурении и тем меньше чем тверже порода. То же относится и к частоте вращения (для более твердых пород Сос. = 2-3 кН, n = 10 – 30 об/мин., для средних пород Сос. = 6 = 8 кН, n = 70 – 120 об./мин.) Для эффективной работы ударных машин требуется повышенный расход жидкости или воздуха (100 – 600 л/мин для гидроударника и 6 – 12 м³ для пневмоударника).

4. Ударно-вращательное бурение пневмоударниками с энергией удара до 300 Дж. в породах от VII

до ХI позволяет увеличить скорость бурения в 2 – 3 раза и заменить алмазное бурение в этих породах.

5. Вращательно-ударное бурение, при котором разрушение породы осуществляется за счет вращательного движения коронки, а ударные импульсы выполняют вспомогательную роль, эффективно применять для бурения с алмазными коронками в породах, где происходит заполирование алмазов.

Второй случай эффективного применения вращательно-ударного бурения – твердосплавное и алмазное бурение в породах, где происходит самозаклинивание керна.

В остальных случаях применение вращательно-ударного бурения мало эффективно и не оправдывает дополнительных трудностей, связанных с применением гидроударников. При использовании пневмоударниками вращательно-ударный вариант бурения не применяется.

Дата добавления: 2014-01-07