title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Шнековое бурение

Шнековое бурение

Шнековое бурение применяют для сооружения скважин диаметром 60...400 мм и глубиной до 50 м в мягких породах (за исключением плывунов и липких глин). Его достоинства — быстрое погружение долота в породу, что обеспечивает быстрое охлаждение бурового снаряда (без промывки, продувки) и достаточно хорошую очистку забоя, а также высокая скорость бурения; основные недостатки — нарушение структуры образцов грунта, что затрудняет составление точного геологического разреза; необходимость установки двигателей большой мощности, которая в основном растрачивается на трение бурового снаряда о стенки скважины.
Буровой снаряд состоит из комплекта шнеков и породоразрушающего инструмента.

Шнеки передают вращение породоразрушающему инструменту и поднимают разрушенную породу из забоя (рис. 5, 6). Для соединения их необходимо муфту одного шнека надеть на хвостовик другого так, чтобы совпали концы спиралей и отверстия под соединительный палец. Палец вставляют в отверстия муфты и хвостовика легким ударом молотка и стопорят фиксатором. Изготавливают шнеки в основном диаметром 135...300 мм и длиной 1...2,5 м.
В качестве породоразрушающего инструмента в мягких и рыхлых породах используют двухлопастные и спиральные долота, средней твердости — трехлопастные (рис. 7), твердых — шарошечные со спиралью. Долото подает срезанную на забое породу на ленту шнека. Для уменьшения трения колонны шнеков о стенки скважины диаметр долота должен быть на 15...20 мм больше диаметра шнека.

Для шнекового бурения скважин в сочетании с ударно-канатным и колонковым применяют буровую установку УГБ-50М. Все ее основные узлы смонтированы на шасси автомобиля ГАЗ-66. Работает установка следующим образом (рис. 8). Вращение от приводного двигателя 1 через муфту сцепления 2 и промежуточный вал передается на коробку передач 4, от нее через реверсивный редуктор 15 — на вращатель 7, а через зубчатую передачу — на лебедку 9 и связанный с ней ударный механизм 13 или на колонну шнеков 8. Через шкив, установленный на приводном валу коробки передач, вращение может передаваться и на буровой насос. Коробка передач обеспечивает три частоты вращения барабана лебедки, вращателя и бурового насоса.
Конические шестерни реверсивного редуктора 15 позволяют изменять направление вращения бурового инструмента.
Вверх и вниз вращатель 7 перемещают двумя гидродомкратами подачи. При спуско-подъемных операциях вращатель 7 отводят в сторону от устья скважины (поворачивают на цапфах рамы). На боковой крышке вращателя есть проушина, соединяющая его с подъемной скобой каната и поддерживающая колонну шнеков при самопроизвольном ее затягивании в скважине. Мачта установки закреплена на раме. Поднимают и опускают ее двумя гидродомкратами, закрепленными также шарнирно на мачте и раме.
Число ударов бурового инструмента при бурении регулируют изменением частоты вращения приводного двигателя. Пробные откачки воды из скважины можно выполнять штанговым насосом с помощью ударного механизма.
Для шнекового бурения в сочетании с ударно-канатным скважин диаметром до 200 мм, глубиной до 50 м, шурфов диаметром 1050 мм, глубиной до 15 м применяют буровую установку ЛБУ-50. Все ее основные механизмы смонтированы на шасси автомобиля ЗИЛ-131, имеющего высокую проходимость.

Основные параметры режима шнекового бурения — осевая нагрузка на долото и частота вращения буровой колонны. Увеличение осевой нагрузки, как правило, повышает скорость бурения. Однако при этом возрастает и объем разрушаемой породы, что может привести к образованию на витках шнека пробок.
При бурении устойчивых песчано-глинистых отложений осевая нагрузка на долото не должна превышать 5 кН, пород средней твердости — 10 кН. При образовании на шнеках пробки давление снимают, а буровой снаряд расхаживают.
С увеличением частоты вращения шнеков механическая скорость бурения возрастает. Как показывает опыт, частота вращения буровой колонны должна быть в пределах 1,5...3,5 с-1. При бурении с частотой вращения меньше 1,5 с-1 ухудшается транспортировка породы, а при частоте вращения более 3,5 с-1 инструмент вибрирует (в этом случае шнеки очищают при холостом вращении буровой колонны).
Водоносные пески мощностью до 2...3 м бурят при больших частотах вращения шнековой колонны и минимальной нагрузке на долото. После внедрения долота в подстилающие устойчивые породы шнековую колонну расхаживают для создания и уплотнения корки на стенках скважины.
При сооружении скважины в водоносных породах и плывунах мощностью более 3 м частота вращения шнековой колонны не должна превышать 1,5 с-1, причем бурение следует проводить одновременно с креплением стенок скважины.
Скважину, сооружаемую в глинистых породах, необходимо непрерывно очищать от шлама. В этом случае подбирают такое долото, конструкция которого обеспечивает плавный переход режущих лопастей на спираль шнека. При бурении вязких плотных глин в забой рекомендуется периодически подливать воду.
Бурильщик должен внимательно следить за процессом выноса породы из скважины и нагрузкой на приводной двигатель. При образовании пробок на витках шнека прекращается вынос породы на поверхность и увеличивается расход мощности двигателя на вращение колонны. В таком случае для очистки шнеков от породы буровой снаряд приподнимают над забоем на высоту 0,5...0,7 м и вращают 1...2 мин с максимальной частотой. Когда ликвидировать образующиеся пробки породы невозможно, бурят рейсами. Долото и один-два шнека опускают в скважину на колонне гладких труб. После углубления забоя на 1...1,5 м снаряд извлекают. Произродительность бурения при этом резко снижается.
Галечниковые отложения рекомендуется бурить при частоте вращения шнековой колонны не менее 3,3 с-1 долотами, армированными твердосплавными резцами. Шнеки могут транспортировать даже крупную гальку (без предварительного ее дробления).

title-icon Подобные новости