Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Одним из требований, предъявляемых к современному буровому оборудованию, является его универсальность, позволяющая вести работы по устройству буронабивных свай в разнообразных грунтовых условиях одним станком. Поэтому многие из применяемых станков разбуривают грунт в скважине вращательным или ударным способом, ведут бурение с использованием обратной промывки скважины. Эти станки могут быть снабжены двигателем внутреннего сгорания и электродвигателем.

Глава 1. Конструкции и технические характеристики установок для устройства буронабивных сваи

Одним из требований, предъявляемых к современному буровому оборудованию, является его универсальность, позволяющая вести работы по устройству буронабивных свай в разнообразных грунтовых условиях одним станком. Поэтому многие из применяемых станков разбуривают грунт в скважине вращательным или ударным способом, ведут бурение с использованием обратной промывки скважины. Эти станки могут быть снабжены двигателем внутреннего сгорания и электродвигателем.

Буровые станки типа СО конструкции Киевского проектно-конструкторского отдела института Гидропроект им. С. Я. Жук позволяют вести бурение скважин вращательным способом в сухих и маловлажных грунтах без крепления стенок скважин или в грунтах, обводненных с применением глинистого раствора. Рабочими органами станков служат шнековые колонны или ковшовые буры. Процесс бурения цикличный.

Буровая установка СО-2 предназначена для изготовления буронабивных свай с уширенным основанием без использования обсадных труб. Установка состоит из двух основных частей: базовой машины--экскаватора Э-1252 (или гусеничного крана соответствующей грузоподъемности) с прикрепленной на нем стойкой и бурового навесного оборудования, подвижно соединенного со стойкой и выполненного в виде каретки с электроприводом. К выходному валу электропривода прикреплена телескопическая буровая шнековая колонна с очистителем и буровым инструментом, состоящая из двух секций, нижняя из которых имеет по всей длине шнековые лопасти.

Для уширения скважины вместо бурового инструмента устанавливают механический расширитель цикличного действия, состоящий из бадьи с откидным днищем и укрепленными на ней раздвижными ножами.

Буровая установка СО-1200/2000 предназначена для устройства буронабивных свай с уширением основания, без применения обсадных труб.

Установка СО-1200/2000, подобно установке СО-2, состоит из базовой машины-экскаватора Э-1252 -- со стойкой, на которой подвижно установлен буровой рабочий орган, с электроприводом, выполненным в виде каретки, укрепленной на телескопической колонне. Электропривод присоединен к буровому ковшу и подвешен посредством блока на канате главного подъема экскаватора.

Днище, бурового ковша укреплено на шарнире и в закрытом положении фиксируется защелкой. На днище бурового ковша смонтированы ножи для разрушения грунта в забое скважины. Разбуренный грунт поступает в окна забора в днище, которые закрыты подвижными клапанами (заслонками). Буровая колонна установки СО-1200/2000 телескопическая и состоит из трех секций. Внутренняя секция прикреплена к каретке, подвижно соединенной с направляющими стойками, а наружная присоединена к приводу. Таким образом, в процессе бурения скважины в пределах высоты стойки все секции находятся в сложенном положении, а при. увеличении глубины бурения они автоматически выдвигаются и при подъеме вдвигаются одна в другую. Электропривод установки СО-1200/2000 выполнен в виде моторедуктора с двухступенчатой планетарной передачей, заключенной в герметический колокол. Колокол в нижнем торце имеет отверстия, через которые может проходить жидкость при погружении привода в глинистый раствор или воду. По мере погружения жидкость поднимается в колоколе до определенного предела, что обеспечивает незатопляемость редуктора и электропривода.

Буровая установка СО-1200 предназначена для устройства буронабивных свай с уширением основания без обсадных труб. Для крепления устья скважины от обрушения применяется кондуктор с обсадным патрубком.

Установка СО-1200 включает базовую машину -- кран МКГ-25 или ДЭК-251, на крюке которого подвешен рабочий орган, выполненный в виде буровой штанги. На нижнем конце ее укреплен электропривод с буровым ковшом.

Для стабилизации электропривода от реактивного бурового момента на нем подвижно укреплен кожух со шпонками и кареткой, свободно перемещаемой по шпонкам и корпусу кожуха. На каретке имеются торцовые выступы, взаимодействующие с выступами на обсадном патрубке, подвижно связанном с кондуктором, который устанавливается над устьем скважины.

Рабочим органом установки является ковшовый бур с откидным днищем. Для проходки скважины при наличии твердых включений может быть применено ударное долото или грейфер как сменное оборудование.

Отличительной особенностью установки является возможность свободно подвесить рабочий орган на крюке крана, что позволяет использовать в качестве базовой машины любые краны соответствующей грузоподъемности, а также обеспечить вертикальность проходки скважины независимо от положения крана.

Установки СО-2, СО-1200/2000 и СО-1200 выпускаются серийно Можайским экспериментально-механическим предприятием объединения Гидроспецстрой и Днепровским механическим заводом Главэнергостроймеханизации Министерства энергетики и электрификации СССР.

Буровой станок СП-45. На основе технических требований НИИ оснований ВНИИСтройдормашем Минстройдормаша СССР разработана конструкция бурового станка СП-45. Он предназначен для проходки скважин под защитой инвентарных обсадных труб при устройстве буронабивных свай практически в любых грунтовых условиях.

Основными рабочими органами бурового станка служат обсадная труба, снабженная режущей коронкой для разрыхления разрабатываемого грунта; ударный одноканатный грейфер или плывунный клапан для разработки грунта в скважине, а также набор долот для проходки скальных включений. Кроме того, станок СП-45 оснащается уширителем, плывунными клапанами, бетонолитной трубой и контейнерами для бетона.

Станок состоит из следующих основных узлов: платформы и ходовой части с механизмами, центрующей платформы, мачты, хомута, центрирующей каретки, гидравлического механизма возвратно-вращательного движения обсадных труб, гидравлического механизма зажима обсадных труб, аутригеров.

Погружение обсадных труб производится механизмом, сообщающим возвратно-вращательные и поступательные движения. Заданное направление поступательного движения трубы осуществляется хомутом центрирующей платформы и центрирующей кареткой.

Буровые станки СП-45 выпускаются серийно с 1972 г. костромским экскаваторным заводом "Рабочий металлист".

Буровой станок МБС-1.7. Для устройства буронабивных свай с уширением основания в любых грунтовых условиях с креплением стенок скважин глинистым раствором или избыточным давлением воды применяется буровой станок МБС-1.7. Он выпускается Одинцовским опытно-экспериментальным заводом Главстроймеханизации Минтрансстроя СССР.

Для укрепления устья скважин в комплекте оборудования предусмотрен инвентарный обсадной патрубок длиной 2--5 м. Базовой машиной бурового станка является серийно выпускаемый кран-экскаватор Э-1258Б, оснащенный консольной площадкой с ротором-вращателем, сквозь который проходит телескопическая квадратная штанга, с укрепленным на нем рабочим органом (ковшовым, шнековым бурами, уширителем).

На станке, кроме того, смонтирована дополнительная стрела, через которую к грейферной лебедке подвешивается рабочий орган для ударного бурения (грейфер, долото). Для перехода от вращательного бурения к ударному станок разворачивается на поворотной платформе на 180°.

Грунт в скважине при вращательном способе бурения разрабатывается ковшовым буром, снабженным режущими ножами, смонтированными на откидном днище ковша. По мере наполнения ковш извлекается на поверхность.

Основная отличительная особенность станка МБС-1.7--принудительная подача рабочего органа на забой, а также возможность быстрого перехода от одного вида бурения к другому.

Буровые станки ударного бурения УКС и БС. Для проходки скважин при устройстве буронабивных свай в различных видах грунтов, в том числе и скальных, применяются станки ударно-канатного бурения УКС-20С, УКС-22М, УКС-ЗОМ, БС-1М. При бурении скважины защищаются от обрушения глинистым раствором, избыточным давлением воды и обсадными трубами.

Бурят скважины станками ударно-канатного бурения при помощи желонок и долот различных конструкций. Разбуренный грунт удаляется из скважины желонками.

Станки при незначительных переделках позволяют бурить скважины при изготовлении буронабивных свай диаметром до 1,5 м.

Буровые станки типа БС выпускаются Бузулукским заводом тяжелого машиностроения. Кроме вышеперечисленного оборудования при изготовлении буронабивных свай иногда используют буровые станки БТС-2, УРБ-ЗАМ, СБУ-300-ЗИВ, УГБХ-150, КАМ-500 и другие с некоторыми усовершенствованиями. Буровые станки вращательного и ударного бурения получили широкое применение за рубежом. Ряд фирм Франции, Японии, Великобритании, США, ФРГ выпускают оборудование, предназначенное для изготовления буронабивных свай. Ведущими по производству такого оборудования являются фирмы "Беното", "Солетанж" -- Франция; "Като" и "Мицубиси" -- Япония; "Бритиш стил пайлинг" и "Калуэлд" -- Великобритания; "Баде", "Зальцгиттер" и "Хохштрассе-Вайсе" -- ФРГ; "Калуэлд" и "Мак-Киней" -- США и ряд других.

Глава 2. Буровые инструменты

Буровые инструменты необходимы для бурения скважин в разных породах и на различную глубину. Совершенно понятно, что от эффективности функционирования бурового инструмента напрямую зависит как эффективность, так и немалая доля экономической составляющей производства бурильных работ.

Вообще ассортимент бурового инструмента весьма обширен и разнообразен. Например, такой инструмент, как буровая головка служит для того, чтобы разрушать породу при направленном бурении. Буровая головка имеет несколько дюз, которые обеспечивают выход буровой жидкости для размывания почвы или выноса частиц на поверхность. Разница видов буровых головок обеспечена различием в их конструкции, а именно в длине и диаметре, в количестве и типе дюз, в управляющей поверхности.

Следующий инструмент, применяемый в бурильном деле, - это буровая пика, которая используется в пилотном бурении. Буровая пика имеет форму цилиндра и оборудуется твердосплавными пластинами. Работа заключается в принципе механического воздействия.

Следующий вид рассматриваемого бурового инструмента - это буровые долота. Они являются важнейшим элементом практически любого бурового комплекса нефтяной и газовой промысловых отраслей, и от них зависит экономическая эффективность бурового проекта, что не в малой степени определяется рабочими критериями буровых долот. Что касается видов буровых долот, то они бывают одношарошечными, двухшарошечными и трехшарошечными.

Если говорить о типах данного вида бурового инструмента, то их гораздо больше:

· буровые долота со стальными зубьями для бурения мягких пород;

· с твердосплавными зубками для бурения мягких абразивных пород;

· со стальными зубьями для бурения мягких пород с пропластками средней твердости;- с твердосплавными зубками для бурения мягких абразивных пород с пропластками средней твердости;

· буровые долота со стальными зубьями для бурения пород средней твердости;

· с твердосплавными зубьями для бурения абразивных пород средней твердости;

· со стальными зубьями для бурения пород средней твердости с пропластками твердых;

· со стальными зубьями для бурения твердых пород;

· с твердосплавными зубками для бурения твердых абразивных пород;

· со стальными зубьями и твердосплавными зубками для бурения твердых пород с пропластками крепких;

· с твердосплавными зубками для бурения твердых абразивных пород с пропластками крепких;

· с твердосплавными зубками для бурения крепких пород;

· с твердосплавными зубками для бурения очень крепких пород.

Еще один буровой инструмент - это буровые коронки, которые являют собой разновидность бурового долота и необходимы для выбуривания керна и бурения сплошным забоем. Буровые коронки бывают алмазными и твердосплавными.

· Алмазные буровые коронки используются для бурения крепких скальных пород и бывают трех видов: импрегнированные алмазные буровые коронки - на них объемные алмазы зернистостью от ста пятидесяти до пятисот штук на карат равномерно перемешиваются с порошковой шихтой рабочей части коронки; также бывают коронки, матрица которых импрегнированна весьма мелкими синтетическими алмазами; импрегнированные коронки используются для бурения самых крепких, трещиноватых пород;

· однослойные алмазные коронки представляют собой такие коронки, где алмазы зернистостью от 10 до 90 штук на кар размешаются по особой, определенной схеме, которая обеспечивает наибольшую равнопрочность рабочего торца коронки, при этом, около шестидесяти процентов алмазов армируют рабочий торец коронки, а около сорока процентов размещаются в боковых стенках коронки в качестве подрезных4 в качестве подрезных алмазов применяются более крупные, более качественные; данный рассматриваемый вид алмазных коронок, как правило, имеет до двенадцати промывочных канавок;-

· третий вид алмазных буровых коронок - это многослойные коронки, во время изготовления которых алмазы укладываются в три слоя.

Твердосплавные буровые коронки имеют резцы из металлокерамических сплавов и применяются для бурения пород средней твердости. Твердосплавные буровые коронки также делятся на виды:

· зубильные, ступенчатые, а также крестовые коронки, армированные пластинками из твердого сплава ВК-15 и ВК-11 используются в перфораторном или пневмоударном бурении;- копьевидные и режущие коронки нужны для шнекового бурения взрывных скважин;

· коронки для гидроударного бурения, которые применятся в крепких породах и имеют крупные пластины из твердого сплава;

· ребристые твердосплавные коронки необходимы при проведении бурильных работ в слабоцементированных песчаниках, гипсах или глинах;

· резцовые буровые коронки - если бурение происходит в глинистых и песчаных сланцах, алевролитах, известняках и аргиллита;

· самозатачивающиеся коронки, которые необходимы для бурения абразивных пород типа, базальтов, песчаных сланцев,

Песчаников и так далее. Они имеют твердосплавные резцы и опорные пластины из мягкой стали, которые и обеспечивают заточку резцов коронки. Самозатачивающиеся коронки бывают следующих диаметров: девяносто три, семьдесят шесть и пятьдесят девять миллиметров, реже используются бурильные самозатачивающиеся коронки диаметром сто двенадцать, сто тридцать два и сто пятьдесят один миллиметр.

Другой вид бурового инструмента - это бурильные трубы, которые нужны для того, чтобы доставлять на забой и извлекать из скважины колонковый набор, долота. Бурильные трубы передают крутящий момент и осевую нагрузку на забой.

Погружные пневматические ударники, также представляющие собой буровой инструмент, применяются при бурении скважин в породах от седьмой до одиннадцатой категории по буримости. Пневматические ударники бывают горными и разведочными. Еще можно перечислить такие виды бурового инструмента, как желонки со сферическим или плоским клапаном, забивные стаканы, ударные штанги и ударные патроны, шнеки буровые, телескопические шнековые буры, пробоотборники и так далее.

Стоит отметить, что каждый вид бурового инструмента призван выполнять свою функцию, важность которой в нефтедобывающей или газодобывающей отрасли недооценить не возможно. Выход какого-либо инструмента из строя может повлечь за собой остановку всей бурильной работы.

С несъемным керноприемником

Бурильная головка серии К типа ТКЗ предназначена для низкооборотного бурения с отбором керна в твердых абразивных породах с пропластками крепких пород. Бурголовки диаметром 187,3 мм и 212,7 мм - шестишарошечные (диаметром от 132 мм до 158,7 мм - пятишарошечные). Бурголовка состоит из приставки и корпуса. Корпус представляет собой сварную конструкцию, состоящую из внутренней секции с цапфами для внутренних шарошек (кернообразующих), трех наружных секций с цапфами для наружных (скважинообразующих) шарошек и накладок. Опора каждой скважинообразующей шарошки состоит из одного радиального и двух упорных подшипников скольжения, а опора каждой кернообразующей шарошки - из одного радиального и одного упорного подшипников скольжения. Опорные поверхности цапф наплавлены твердым сплавом. Подача промывочной жидкости на забой скважины осуществляется через 12 каналов круглого сечения. Вооружение шарошек выполнено твердосплавными зубками с клиновидной породоразрушающей поверхностью, на перифеоийных венцах скважинообразующих шарошек указанные зубки чередуются с зубками, имеющими сферическую породоразрушающую поверхность.

Бурильная головка серии К типа СЗ предназначена для низкооборотного бурения с отбором керна в породах средней твердости. Разрушение породы происходит в режуще-дробящем режиме с преобладанием резания, что обеспечивает хорошие условия образования керна. Основное отличие бурголовок этого типа - консольное расположение цапфы в направлении периферии, что позволило увеличить размеры и долговечность опор. Бурголовка состоит из корпуса и приваренной к нему муфты с присоединительной резьбой. На трех цапфах корпуса на подшипниках смонтированы шарошки, выполненные с отрицательным смещением относительно оси бурильной головки. Наружная поверхность шарошек выполнена в форме части сферы с радиусом, равным радиусу скважины. Вооружение шарошек - твердосплавные зубки с клиновидной породоразрушающей поверхностью, режущие кромки которых ориентированы по сферическим окружностям шарошек. Опоры шарошек состоят из двух шариковых подшипников, один из которых является радиальноупорным замковым, и двух радиальных подшипников скольжения. Для подачи к забою промывочной жидкости в корпусе предусмотрены три отверстия, направленных между шарошками. Бурильная головка имеет низкий керноприем, защищенный от воздействия промывочной жидкости.

Бурильная головка серии К типа СТ дробящего действия, предназначена для низкооборотного бурения с отбором керна в породах средней твердости с пропластками твердых пород. Бурголовка шестишарошечная: три шарошки участвуют в образовании ствола скважины, а три остальные - в образовании керна. Бурголовка состоит из приставки и корпуса. Корпус представляет собой сварную конструкцию, состоящую из внутренней секции с цапфами для внутренних шарошек (кернообразующих), трех наружных секций с цапфами для наружных (скважинообразующих) шарошек и накладок. Опора каждой скважинообразующей шарошки состоит из одного радиального и двух упорных подшипников скольжения, а опора каждой кернообразующей шарошки - из одного радиального и одного упорного подшипников скольжения. Опорные поверхности цапф наплавлены твердым сплавом. Подача промывочной жидкости на забой скважины осуществляется через 12 каналов круглого сечения. Вооружение шарошек - фрезерованные зубья призматической формы, наскважинообразующих-зубья П-образные. У двух наружных и двух внутренних шарошек зубья выполнены под углом к оси шарошек, причем у каждой из этих шарошек наклон выполнен в разные стороны.

Бурильная головка серии К типа МСЗ предназначена для низкооборотного бурения нефтяных и газовых скважин в мягких породах с пропластками пород средней твердости, Бурголовка режущего действия, восьмишарошечная, Состоит из корпуса, четырех скважинообразующих и четырех кернообразующих шарошек. Те и другие шарошки смонтированы парами на четырех осях. Они размещены в отверстиях корпуса, расположенных горизонтально по касательной к окружности, центр которой совпадает с центром бурильной головки. Для предотвращения выпадания каждая из осей запирается другой осью. Замком последней является винт. Шарошки вооружены твердосплавным зубками с клиновидной породоразрушающей поверхностью. Подача промывочной жидкости на забой скважины осуществляется через восемь каналов круглого сечения. Такое конструктивное выполнение бурильной головки дает возможность производить ее разборку с целью замены изношенных шарошек, осей, шайб, что в свою очередь позволяет неоднократно использовать самую сложную и дорогостоящую деталь бурильной головки - корпус.

Ручные механизмы и инструменты для разработки породы