title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Врашательное шнековое бурение неглубоких скважин

Врашательное шнековое бурение неглубоких скважин

Шнековым называется вращательное бурение, при котором разрушенная на забое порода выдается на поверхность винтовым транспортером — колонной шнеков.
Основная часть снаряда при шнековом бурении — колонна шнеков, представляющих собой пустотелый или массивный вал, на поверхность которого по винтовой линии наварена стальная лента (реборда). На нижнем конце шнековой колонны закрепляется породоразрушающий инструмент.
Под действием осевой нагрузки вращающийся породоразрушающий инструмент отделяет от забоя частицы породы, которые попадают на винтовую поверхность реборды и центробежными силами приближаются к стенкам скважины, трение о которые не позволяет частицам породы вращаться со шнеком, вследствие чего они скользят по винтовой поверхности колонны шнеков и перемещаются к устью скважины.
Таким образом отделяемая от забоя в процессе бурения порода непрерывно транспортируется на поверхность.
При движении породы от забоя к устью скважины некоторая ее часть втирается ребордой шнековой колонны в стенки скважины, оштукатуривая и закрепляя их.
Быстрое внедрение породоразрушающего инструмента в мягкую породу с относительно низкой температурой обеспечивает его охлаждение. Незначительная скорость продвижения породоразрушающего инструмента в твердых породах приводит к сильному нагреванию и преждевременному выходу его из строя Поэтому шнековое бурение эффективно в рыхлых, мягких и породах средней твердости (супеси, суглинки, уголь и т. п.). С успехом шнековый способ применяется для бурения слаботрещиноватных отложений, мелкой гальки и щебня. Галька при этом не разрушается, а выносится на поверхность целой. Благодаря этому достигается высокая скорость углубления скважины.
Шнековым способом бурят скважины диаметром от 67 до 490 мм на глубину до 50—80 м.
Недостатки шнекового бурения: большое потребление мощности на вращение шнековой колонны, относительно небольшая глубина бурения, невозможность бурения в твердых породах, трудность бурения ниже уровня подземных вод, а также вязких и липких глинистых пород.
Буровой снаряд для шнекового бурения состоит из комплекта шнеков и породоразрушающего инструмента.
Разрушение пород производится долотами, конструкция которых зависит от условий их применения. Наибольшее распространение имеют двух- и трехлопастные долота.
Двухлопастное долото служит для бурения мягких пород (пески, супеси, глины, суглинки). На рис. 99, а изображено долото 1ДРШ-151МС (режущее, шнековое диаметром 151 мм), предназначенное для бурения мягких пород с прослоями пород средней твердости. К корпусу 1 долота под углом 15° относительно оси приварены две лопасти 2 и 3. Лопасть 3 выполнена в виде калибрующего сектора. Лопасть 2 и калибрующий сектор смещены относительно друг друга по высоте на 5 мм. Режущие части долота армированы зубками 4 из твердого сплава BK-8В.

Трехлопастное долото применяют для бурения пород средней твердости. Литой стальной корпус 1 долота (рис. 99, б) имеет три ступенчатые лопасти 2, расположенные под углом 120°. Рабочие поверхности лопастей армированы зубками 4 твердого сплава ВК-8В. Одна из лопастей долота переходит в спираль шнека.
Для соединения со шнековой колонной в верхней части корпуса долот имеется замок.
Шнек (рис. 99, в) представляет собой трубу, к наружной поверхности которой приварена спиральная лопасть из листовой стали толщиной 5—7 мм.
Для увеличения массы и прочности колонны, особенно при бурении пород, содержащих твердые включения, над долотом следует устанавливать один — три утяжеленных шнека диаметром от 65 до 475 мм с ребордой толщиной 8—10 мм. Шаг винтовой линии реборды принимается 0,6—0,9 диаметра шнека, длина которого 1,5—3 м.
Различают два способа соединения шнеков друг с другом и с долотом — безрезьбовыми замками и с помощью резьбы.
Без резьбовой замок (рис. 99, б) представляет собой шестигранные хвостовик и муфту, соединяемые пальцем. На хвостовик надевают муфту замка, затем в отверстие вставляют палец 9, который замыкается фиксатором 5 под действием пружины 6, удерживаемой пробкой 7. Для разъединения шнеков палец поворачивают, фиксатор выходит из прореза пальца и освобождает его. Затем выбивают палец и разъединяют детали замка.
При необходимости получения образцов буримых пород с ненарушенной структурой применяют колонковый шнек (рис. 99, г), состоящий из полого шпека 13, разъемной гильзы 14 и коронки 12. Колонковый шнек устанавливают в нижней части колонны. После наполнения гильзы породой снаряд поднимают на поверхность.
Для получения образцов породы с ненарушенной структурой применяют также шнеки с большим проходным отверстием и резьбовыми соединениями. Сквозь колонну таких шнеков опускается грунтоноска, фиксируемая в нижнем шнеке. После заполнения грунтоноски породой ее с помощью ловителя поднимают на поверхность.
Шнековое бурение скважин диаметром 50—100 мм на глубину до 7—10 м при инженерно-геологических изысканиях, поисковых и съемочных работах можно производить механическим пробоотборником МП-1, мотобурами Д-10М и М-1, а также колонковым мотобуром KM 10 и переносной установкой ПБУ 10. Мотобуры (рис 100) состоят из бензодвигателя «Дружба» мощностью 2,2—3,7 кВт и редуктора или двухступенчатой коробки передач Ведомый вал редуктора патроном соединяется со шнеком. Благодаря малой массе, не превышающей 15 кг, такой агрегат легко переносится одним человеком в специальном рюкзаке.

Вращатель 3 колонкового мотобура КМ-10 (рис. 101), являющийся одновременно двухступенчатой коробкой передач, помещен на стойке 2, по которой может перемещаться с помощью цепного механизма 7 с рукояткой 8. Подкосом 10 стойка, шарнирно связанная с опорной балкой 1, удерживается в положении, соответствующем задаваемому направлению скважины. К вращателю прикреплены бензодвигатель «Дружба» 5 и топливный бак 6.
Скважины диаметром 70—140 мм глубиной до 15 м бурят, используя портативный вращательный буровой станок ПВБСМ-15 или буровую установку УК.Б-1, выпускаемую в двух модификациях: передвижная и самоходная. УКБ-12/25Г1 смонтирована на раме с двумя колесами от мотороллера «Вятка», УКБ-12/25С — на базе автомобиля УАЗ-469Б.
На раме 8 УКБ-12/25 (рис. 102) шарнирно закреплена направляющая стойка 5, по которой лебедкой 6 через цепь 10 перемещается каретка 4 с вращателем 3, бензодвигателем «Дружба» 1 и топливным бачком 2. Направляющая стойка устанавливается соответственно задаваемому скважине направлению (90—70°) и удерживается подкосом 7. Вращатель представляет собой пятиступенчатую коробку передач Ручная лебедка служит для выполнения СПО и привода цепного механизма подачи снаряда. Цепная передача связана с вращателем через пружинный аккумулятор, размещенный в каретке.
Лебедкой пружины аккумулятора приводятся в сжатое положение, фиксируемое храповым устройством. После этого осевая нагрузка создается пружинами аккумулятора. По мере снижения нагрузки аккумулятор подзаряжают. Рукоятка лебедки может быть установлена на одном из двух валиков, что обеспечивает две скорости подъема инструмента. Пониженная скорость используется при зарядке пружинного аккумулятора или при ликвидации прихвата инструмента в скважине. В остальных случаях используется повышенная скорость подъема инструмента.

Для бурения скважин шнеками на глубину до 25 м при поисково-картировочных работах в труднодоступных районах предназначены легкая разборная установка УПБ-100 и самоходная УПБ-100 ГТ, смонтированная на гусеничном транспортере ГТ CM.
Все исполнительные узлы установки УПБ-100ГТ (вращатель, механизм подачи бурового снаряда, буровой насос, механизм подъема мачты) имеют гидравлический привод, что обеспечивает плавное регулирование частоты вращения снаряда и плавную его подачу. Свинчивается и развинчивается инструмент реверсивным вращателем.
Основные параметры технологического режима бурения шнеками— осевая нагрузка и частота вращения снаряда. Увеличение осевой нагрузки ведет к повышению механической скорости проходки. Однако необходимо следить за тем, чтобы объем породы, отделяемой долотом от забоя в единицу времени, не превышал производительности шнекового транспортера, иначе на витках шнека образуются пробки породы. Обычно мягкие породы бурят с осевой нагрузкой, не превышающей 4000—5000 Н. Частота вращения шнековой колонны должна быть в пределах 1,7—3,3 с-1. При более высоких частотах возникает вибрация, затрудняющая транспортировку породы и разрушающая буровой инструмент. Бурение пород средней твердости ведут с осевой нагрузкой на долото 8—10 кН и частотой вращения снаряда 1,3—2,2 с-1.
Водоносные пески небольшой мощности (2—3 м) бурят при больших частотах вращения инструмента и максимальной его подаче. После пересечения пласта скважину немедленно закрепляют обсадными трубами При встрече плывунов или водоносных песков большой мощности бурение их ведут с одновременным креплением стенок скважины обсадной колонной.
Галечники бурят специальными упрочненными долотами и утяжеленными шнеками. Это позволяет работать на повышенных скоростях вращения снаряда.
Во избежание образования сальников, вызывающих прекращение углубления скважины, при бурении вязких, плотных глин необходимо в скважину подливать воду из расчета (3,3— 8,3)*10в-5 м3/с.
Геологическая документация при шнековом бурении сплошным забоем обеспечивается изучением поднимаемой шнеками породы. Для уточнения участков, с которых отбирается проба, бурение ведут ограниченными интервалами. Пройдя определенный интервал (0,3—0,5 м), подачу снаряда прекращают до тех пор, пока вращающейся шнековой колонной вся разрушенная на этом интервале порода не будет вынесена на поверхность.

title-icon Подобные новости