Бурильная установка

Загородные дома и коттеджи – совсем не повод отказываться от комфортных условий проживания. Поэтому наличие автономного водоснабжения при отсутствии централизованного становится первой задачей хозяина. Но даже если вода на участок подается из магистрали, качество ее бывает настолько плохим, что собственный источник становится необходимостью уже не комфорта, а здоровья. И чтобы пробурить скважину, нужно всего лишь приобрести нужный инструмент – это малогабаритная буровая установка на воду.

Достоинства МГБУ

Крупной техникой без особого труда можно пробурить артезианскую скважину, шахту для добычи нефти, газа и других полезных ископаемых, а вот малые МГБУ отлично подходят для бурения скважин на воду в частных хозяйствах. И, кстати, приобретение такого оборудования не особо скажется на семейном бюджете, если ваш участок – не единственный в округе, потом бурильная машинка может принести доход от сдачи в аренду.

Достоинств установка имеет немало:

1. Мобильность и компактность оборудования;


2. при этом МГБУ для бурения скважин на воду проста в применении;
3. бурение не принесет вреда ландшафту участка, так как скважина пробивается малогабаритным оборудованием;
4. МГБУ очень удобна для работы на ограниченных пространствах и позволяет осуществить бурение скважин в подвалах гаражей, придомовых постройках;
5. Разборное оборудование предельно удобно в транспортировке и не требует применения спецтехники для монтажа/демонтажа, переноса;
6. Питание МГБУ получает от стандартной розетки на 220 вольт, но при необходимости может работать от мобильного источника питания;
7. МГБУ работает быстро, без сбоев (там просто нечему ломаться), позволяя в короткие сроки обеспечить подачу водоснабжения в загородный дом.

Описание МГБУ

Обладая небольшим весом, мобильностью, расширенной функциональностью на ограниченных пространствах, доступной стоимостью бурильная установка имеет следующий набор элементов:

• буровой насос для нагнетания раствора;
• вертлюг для обеспечения свободного вращения бура, надежности всей конструкции;
• лебедка – спуско/подъемный инструмент, обеспечивающий выполнение технологических операций;
• система талей поднимает и поддерживает вес бура;
• циркулярная конструкция несет функцию приготовления, подачи раствора.

Конструктивные особенности различают способы бурения малогабаритными установками: шнековый, ударный, с промывкой.

Ударный способ бурения

Является самым простым и доступным. МГБУ для бурения скважин дополняется металлической трубой с желонкой. Лебедка поднимает трубу, затем опускает, разрыхляя грунт, вытаскиваемый наверх желонкой. Плюс – в итоге получается практичная хорошая шахта под воду. Минусы:

• низкая скорость работы;
• обязательная обсадка шахты трубами большого сечения;
• при встрече с плывуном шахта просто завалится.

Важно! Время от времени стакан необходимо очищать от грунта.

Шнековый вариант бурения

Применяется для бурения скважин на песок и для прочих легких грунтов. Функционально шахта пробуривается посредством крутящегося шнека, который поднимает рыхлый грунт на поверхность. Достоинство – можно проводить все процессы точечно и без применения электропитания. Недостатки – обязательная выемка шнека для очистки.

Важно! При малейшей угрозе плывуна шнек нужно сразу вынимать из шахты, его попросту затянет внутрь.

Очень удобно применять шнековый вариант бурения скважин в ограниченном пространстве. Благодаря точечной насечке концом бура, который можно сделать заостренным и малом поворотном пространстве спирали, шахта получается неширокой, что выгодно при оборудовании системы водоснабжения, например, в веранде частного дома.

Бурение с промывкой

Это один из самых производительных способов бурения скважин на воду. Мини буровая установка может развивать скорость прохода до 10м/час, что значительно быстрее любого другого способа бурения. Промывка скважин может производиться как прямым, так и обратным способом.

Прямой – это когда раствор подается прямо по штанге, вымывает грунт и передает его на поверхность.
Обратный – раствор подается внутрь шахты, откачивается вместе с грунтом посредством насоса.

Применение малогабаритных установок для бурения скважин на воду оправдана и по экономическим показателям – себестоимость скважин невысока, а при том, что служит такая шахта не менее 5-8 лет, окупаемость оборудования предельно быстрая. Положительных моментов много:

• оборудование для бурения можно разобрать, убрать и использовать по назначению в любое время;
• посредством МГБУ пробуриваются шахты под свайный фундамент;
• всегда можно выбурить шахту для воды в любом удобном месте.

Единственный минус малогабаритных установок для бурения скважин на воду – это неэффективность их применения на тяжелых грунтах, больше недостатков у оборудования нет.

vodakanazer.ru

Виды буровых установок для воды

Перед тем как построить буровую установку для воды своими руками необходимо немного разобраться в особенностях самых популярных конструкций. Можно выделить четыре основных вида, которые чаще всего используются строителями:

1. Шнековая буровая установка для воды. В процессе работы шнек достаёт грунт. Вода для промывки не нужна.
2. Ударно-канатная конструкция. Система состоит из рамы и основания в виде треугольника. Основную работу выполняет долото или желонка, которые крепятся на тросе.
3. Ручная установка с ротором — это самый простой, с инженерной точки зрения, вариант. В нём даже нет электромотора. Для бурения используется человеческая сила. Подобные установки для добычи воды используются довольно редко в профессиональном бурении из-за медлительности и больших трудозатрат.
4. Роторная система по добыче воды — обеспечивает эффективное гидробурение.

Как видите, каждая буровая установка для воды работает по определённому принципу на базе уникальной конструкции. К примеру, если вы будете осуществлять ударно-канатное бурение своими руками, то разрушение слоя почвы будет происходить при помощи груза. Он будет ритмично опускаться вниз, разрушая пласт за пластом.

Если использовать при работе вращающийся бур, то можно как выиграть, так и проиграть. Выигрыш заключается в том, что вам нужно прикладывать меньше физических усилий. Главная же сложность заключается в конструировании самой конструкции. Она довольно громоздкая и сложная в технологическом плане. Поэтому нужно приложить немало усилий, чтобы сделать её.

Некоторые детали к буровой установке, собираемой своими руками, придётся заказывать у токаря. Главное, чтобы результатом вашей работы стал профессиональный аппарат, который на отлично справится с поставленной задачей. К тому же после использования вы сможете его перепродать или же сдать в аренду.

Довольно часто после успешного бурения скважины на своём участке к человеку, осуществившему данный проект, начинают обращаться соседи с просьбой сделать для них так же. Поэтому постройка буровой установки для воды своими руками может стать первым шагом к началу успешного бизнеса.

Виды буров

Не только буровые установки могут разделяться на виды. Буры, которые вы будете использовать для создания скважины своими руками, также имеют свою классификацию:

• Ложковый бур для буровой установки для воды. Данный конструкционный элемент применяется на пластичных грунтах. Обычно это смесь песка и глины. Существует два варианта исполнения. В первом низ ложки делается в форме ковша с резцом с левой стороны. Правая сторона выполняется в виде поперечного выступа. Во втором варианте ложка делается из трубы подходящего диаметра.
• Змеевиковый бур нужен для прохождения плотных суглинков. Устройство работает как штопор. Он быстро вкручивается в грунт. Лезвие конструкции делается в форме ласточкиного хвоста. При этом его нужно предварительно закалить. Для изготовления конструкции нужны услуги профессионального токаря, своими руками здесь справиться не получится.


• Долото необходимо чтобы пробиться через каменистые породы высокой плотности. При создании конструкции особое внимание нужно уделить углу заострения. От этой характеристики зависит, с каким грунтом вы сможете работать впоследствии. Для твёрдых пород нужно 110—125 градусов, для мягких достаточно 35—70. Также большое значение имеет форма.

Выбор правильного бура также играет важную роль при создании буровой установки для воды своими руками. Если вы подберёте неправильный бур, то просто не сможете углубиться до нужной отметки.

Пошаговая инструкция создания ручной буровой установки своими руками

Необходимые инструменты и материалы

Перед тем как начать собирать ручную буровую установку для добычи воды своими руками нужно проверить наличие материалов и инструментов, у вас должен быть:

• Сантехнический крест.
• Ножовка по металлу.
• Стальная труба. Её диаметр должен составлять половину дюйма.
• Плашки.
• Разводной ключ 1.
• Сгон с полудюймовым диаметром.

Как только, все инструменты и материалы собраны — можно приступать к сооружению конструкции своими руками. Но предварительно нужно подготовить отрезки трубы. Именно они послужат основой самодельной буровой установки для воды.

Алгоритм создания

Чтобы создать буровую установку для воды своими руками нужно использовать качественные материалы и инструменты. При этом сам алгоритм особой сложности не представляет. Он состоит из таких этапов:

1. Чтобы создать крестовую конструкцию из труб нужно на концах сделать нарезку. При этом её длина должна составлять два сантиметра.
2. Приварите стальные пластины к трубе с торцевой стороны. Каждая пластина должна быть выполнена в виде наконечника.
3. Обеспечьте подачу воды. Сделать это можно своими руками. Просто присоедините шланг к крестовому отверстию. Для плотности соединения нужно использовать специальный переходник. Это позволит увеличить эффективность буровой установки.
4. В отверстии креста монтируется сантехническая резьба. Лучше всего, чтобы она была из ПВХ. В крайнем случае можно использовать пеньковое волокно.
5. К нижней части трубы присоединяется отрезок с наконечником. Чтобы это стало возможным нужно использовать сгон.

После завершения всех этих пунктов вы получите готовую и установленную ручную буровую установку для воды, которую вы сделали своими руками. Но есть один важный нюанс, о котором вы должны знать. При достижении скважиной углубления в один метр проводится замена на более длинный отрезок трубы.

Делаем электрическую буровую установку для воды своими руками

Начать нужно традиционно с подбора необходимых инструментов для создания буровой установки для воды своими руками, вам понадобится:

• дрель с набором сверл,
• отвертка,
• болгарка,
• устройство для сваривания.

Сама буровая установка для воды состоит из таких конструктивных элементов:

• желонки,
• стакана,
• станины.

Чтобы работа по добыче воды своими руками продвигалась быстрее, буровой установке необходимо подсоединение к мотору. Оптимальный вес патрона составляет 70-80 килограмм. За очистку забоя отвечает желонка. Процесс изготовления состоит из таких этапов:

1. Стакан нужно изготовить из трубы. При этом диаметр детали должен находиться в диапазоне от 11 до 12 см. Чем тяжелее материал буровой установки для воды, которую вы делаете своими руками, тем лучше.
2. Внизу отрезка делается заострение в виде треугольных зубьев. Несколько отверстий просверливаются в патроне.
3. В земле выкапывается яма. В неё будет опускаться стакан буровой установки для воды, которую вы строите своими руками.
4. Бур делается из стальной трубы. В сечении она должна составлять 10 см. На верхний конец навинчивается резьба. С противоположной стороны делается шнековый винт на 1-2 витка. Его диметр 20 см.
5. Стальные ножи привариваются к шнеку.
6. На штангу крепится тройник.

Буром готовой буровой установки для воды нужно углубиться. Как только глубина превысит 1 метр — штанга удлиняется. Как видите, всё это можно легко сделать своими руками, и у вас на участке будет вода.

bouw.ru

Бурение скважин осуществляется с помощью буровых установок, оборудования и инструмента.

Буровая установка – это комплекс наземного оборудования, необходимый для выполнения операций по проводке скважины.

В состав буровой установки входят (рис. 4.1):

– буровая вышка;

– оборудование для механизации спускоподъемных операций;

– наземное оборудование, непосредственно используемое прибурении;

– силовой привод;

– циркуляционная система бурового раствора;

– привышечные сооружения.

Буровая вышка – это сооружение над скважиной для спуска и подъема бурового инструмента, забойных двигателей, бурильных и обсадных труб, размещения бурильных свечей (соединение двух-трех бурильных труб между собой длиной 25-36 м) после подъема их из скважины и защиты буровой бригады от ветра и атмосферных осадков.

Различают два типа вышек: башенные (рис. 4.2) и мачтовые (рис. 4.3).

Их изготавливают из труб или прокатной стали.

Башенная вышка представляет собой правильную усеченную четырехгранную пирамиду решетчатой конструкции. Ее основными элементами являются ноги 1, ворота 2, балкон 3 верхнего рабочего, подкронблочная площадка 4, козлы 5, поперечные пояса 6, стяжки 7, маршевая лестница 8.

Вышки мачтового типа бывают одноопорные и двухопорные (А-образные). Последние наиболее распространены.

В конструкцию мачтовой вышки А-образного типа входят подъемная стойка 1, секции мачты 2, 3, 4, 6, пожарная лестница 5, монтажные козлы 7 для ремонта кронблока, подкронблочная рама 8, растяжки 9, 10, 14, оттяжки 11, тоннельные лестницы 12, балкон 13 верхнего рабочего, 15 – предохранительный пояс, маршевые лестницы 16, шарнир 17.

А-образные вышки более трудоемки в изготовлении и поэтому более дороги. Они менее устойчивы, но их проще перевозить с места на место и затем монтировать.

Основные параметры вышки – грузоподъемность, высота, емкость «магазинов» (хранилищ для свечей бурильных труб), размеры верхнего и нижнего оснований, длина свечи, масса. Грузоподъемность вышки – это предельно допустимая вертикальная статическая нагрузка, которая не должна быть превышена в процессе всего цикла проводки скважины. Высота вышки определяет длину свечи, которую можно извлечь из скважины и от величины которой зависит продолжительность спускоподъемных операций.

Чем больше длина свечи, тем на меньшее число частей необходимо разбирать колонну бурильных труб при смене бурового инструмента. Сокращается и время последующей сборки колонны. Поэтому с ростом глубины бурения высота и грузоподъемность вышек увеличиваются. Так, для бурения скважин на глубину 300-500 м используется вышка высотой 16-18 м, глубину 2000-3000 м – высотой – 42 м и на глубину 4000-6500 м – 53 м. Емкость «магазинов» показывает, какая суммарная длина бурильных труб диаметром 114-168 мм может быть размещена в них. Практически вместимость «магазинов» показывает, на какую глубину может быть осуществлено бурение с помощью конкретной вышки.

Размеры верхнего и нижнего оснований характеризуют условия работы буровой бригады с учетом размещения бурового оборудования, бурильного инструмента и средств механизации спускоподъемных операций. Размер верхнего основания вышек составляет 2 x 2 м или 2,6 x 2,6 м, нижнего 8 x 8 м или 10 x 10 м.

Общая масса буровых вышек составляет несколько десятков тонн.

Оборудование для механизации спускоподъемных операций включает талевую систему и лебедку. Талевая система состоит из неподвижного кронблока (рис. 4.4), установленного в верхней части буровой вышки, талевого блока (рис. 4.5), соединенного с кронблоком талевым канатом, один конец которого крепится к барабану лебедки, а другой закреплен неподвижно, и бурового крюка.

 

Талевая система является полиспастом (системой блоков), который в буровой установке предназначен в основном, для уменьшения натяжения талевого каната, а также для снижения скорости движения бурильного инструмента, обсадных и бурильных труб.

Иногда применяют крюкоблоки – совмещенную конструкцию талевого блока и бурового крюка. На крюке подвешивается бурильный инструмент: при бурении – с помощью вертлюга, а при спускоподъемных операциях – с помощью штропов и элеватора (рис. 4.6).

Буровая лебедка предназначена для выполнения следующих операций:

1) спуска и подъема бурильных и обсадных труб; удержания на весу бурильного инструмента; подтаскивания различных грузов, подъема оборудования и вышек в процессе монтажа установок и т.п. Буровая установка комплектуется буровой лебедкой соответствующей грузоподъемности.

Для механизации операций по свинчиванию и развинчиванию замковых соединений бурильной колонны внедрены автоматические буровые ключи АКБ-ЗМ и подвесные ключи ПБК-1, пневматический клиновой захват ПКР-560 для механизированного захвата и освобождения бурильных труб.

Ключ АКБ-ЗМ (рис. 4.7) устанавливается между лебедкой и ротором 4 на специальном фундаменте. Его основными частями являются блок ключа 1, каретка с пневматическими цилиндрами 2, стойка 3 и пульт управления 5. Блок ключа – основной механизм, непосредственно свинчивающий и развинчивающий бурильные трубы.

Он смонтирован на каретке, которая перемещается при помощи двух пневматических цилиндров по направляющим: либо к бурильной трубе, установленной в роторе, либо от нее.

Зажимные устройства, как и механизм передвижения блока ключа, работают от пневматических цилиндров, включаемых с пульта управления 4. Для этого в систему подается сжатый воздух от ресивера. Ключ ПБК-1 подвешивается в буровой на канате. Высота его подвески регулируется пневматическим цилиндром с пульта управления.

Пневматический клиновой захват ПКР-560 служит для механизированного захвата и освобождения бурильных и обсадных труб. Он монтируется в роторе и имеет четыре клина, управляемых с пульта посредством пневмоцилиндра.

Наземное оборудование, непосредственно используемое при бурении, включает вертлюг, буровые насосы, напорный рукав и ротор. Вертлюг (рис. 4.8) – это механизм, соединяющий не вращающиеся талевую систему и буровой крюк с вращающимися бурильными трубами, а также обеспечивающий ввод в них промывочной жидкости под давлением. Корпус 2 вертлюга подвешивается на буровом крюке (или крюкоблоке) с помощью штропа 4.

В центре корпуса проходит напорная труба 5, переходящая в ствол 7, соединенный с бурильными трубами. Именно к напорной трубе присоединяется напорный рукав (рис. 4.8) для подачи промывочной жидкости в скважину. Напорная труба и ствол жестко не связаны, а последний установлен в корпусе 2 на подшипниках 1, чем обеспечивается неподвижное положение штропа, корпуса и напорной трубы при вращении бурильных труб вместе со стволом. Для герметизации имеющихся зазоров между неподвижной и подвижной частями вертлюга служат сальники 3.

Буровые насосы служат для нагнетания бурового раствора в скважину. При глубоком бурении их роль, как правило, выполняют поршневые двухцилиндровые насосы двойного действия. Напорный рукав (буровой шланг) предназначен для подачи промывочной жидкости под давлением от неподвижного стояка к перемещающемуся вертлюгу.

Ротор (рис. 4.9) передает вращательное движение бурильному инструменту, поддерживает на весу колонну бурильных или обсадных труб и воспринимает реактивный крутящий момент колонны, создаваемый забойным двигателем. Ротор состоит из станины 1, во внутренней полости которой установлен на подшипнике стол 2 с укрепленным зубчатым венцом, вала 6 с цепным колесом с одной стороны и конической шестерней – с другой, кожуха 5 с наружной рифельной поверхностью, вкладышей 4 и зажимов 3 для ведущей трубы. Во время работы вращательное движение от лебедки с помощью цепной передачи сообщается валу и преобразуется в поступательное вертикальное движение ведущей трубы, зажатой в роторном столе зажимами.

Силовой привод обеспечивает функционирование всей буровой установки (рис. 4.10) – он снабжает энергией лебедку, буровые насосы и ротор.

Привод буровой установки может быть дизельным, электрическим, дизель- электрическим и дизель-гидравлическим.

Дизельный привод применяют в районах, не обеспеченных электроэнергией необходимой мощности. Электрический привод от электродвигателей переменного и постоянного тока отличается простотой в монтаже и эксплуатации, высокой надежностью и экономичностью, но применим только в электрифицированных районах. Дизель-электрический привод из дизеля, который вращает генератор, питающий, в свою очередь, электродвигатель. Дизель-гидравлический привод состоит из двигателя внутреннего сгорания и турбопередачи. Последние два типа привода автономны, но в отличие от дизельного не содержат громоздких коробок перемены передач и сложных соединительных частей, имеют удобное управление, позволяют плавно изменять режим работы лебедки или ротора в широком диапазоне.

Суммарная мощность силового привода буровых установок составляет от 1000 до 4500 кВт. В процессе бурения она распределяется на привод буровых насосов и ротора. При проведении спускоподъемных операций основная энергия потребляется лебедкой, а остальная часть – компрессорами, вырабатывающими сжатый воздух, используемый в качестве источника энергии для автоматического бурового ключа, подвесного бурового ключа, пневматического клинового захвата и др.

Циркуляционная система буровой установки служит для сбора и очистки отработанного бурового раствора, приготовления новых его порций и закачки очищенного раствора в скважину. Она включает (рис. 4.11) систему отвода использованного раствора (желоба 2) от устья скважины 1, механические средства отделения частичек породы (вибросито 3, гидроциклоны 4), емкости для химической обработки, накопления и отстоя очищенного раствора 6,8, шламовый насос 7, блок приготовления свежего раствора 5 и буровые насосы 9 для закачки бурового раствора по нагнетательному трубопроводу 10 в скважину.

К привышечным сооружениям относятся:

1) помещение для размещения двигателей и передаточных механизмов лебедки;

2) насосное помещение для размещения буровых насосов и их двигателей;

3) приемные мостки, предназначенные для транспортировки бурового технологического оборудования, инструмента, материалов и запасных частей;

4) запасные резервуары для хранения бурового раствора;

5) трансформаторная площадка для установки трансформатора;

6) площадка для размещения механизмов по приготовлению бурового раствора и хранения сухих материалов для него;

7) стеллажи для размещения труб.

Буровое оборудование и инструмент

В качестве забойных двигателей при бурении используют турбобур, электробур и винтовой двигатель, устанавливаемые непосредственно над долотом.

Турбобур (рис. 4.12) – это многоступенчатая турбина (число ступеней до 350), каждая ступень которой состоит из статора, жестко соединенного с корпусом турбобура, и ротора, укрепленного на валу турбобура. Поток жидкости, стекая с лопаток статора, натекает на лопатки ротора, отдавая часть своей энергии на создание вращательного момента, снова натекает на лопатки статора и т.д. Хотя каждая ступень турбобура развивает относительно небольшой момент, благодаря их большому количеству, суммарная мощность на валу турбобура оказывается достаточной, чтобы бурить самую твердую породу.

При турбинном бурении в качестве рабочей используется промывочная жидкость, двигающаяся с поверхности земли по бурильной колонне к турбобуру. С валом турбобура жестко соединено долото. Оно вращается независимо от бурильной колонны.

При бурении с помощью электробура питание электродвигателя осуществляется через кабель, укрепленный внутри бурильных труб. В этом случае вместе с долотом вращается лишь вал электродвигателя, а его корпус и бурильная колонна остаются неподвижными.

Основными элементами винтового двигателя (рис. 4.13) являются статор и ротор. Статор изготовлен нанесением специальной резины на внутреннюю поверхность стального корпуса. Внутренняя поверхность статора имеет вид многозаходной винтовой поверхности. А ротор изготовляют из стали в виде многозаходного винта. Количество винтовых линий на одну меньше, чем у статора.

Ротор расположен в статоре с эксцентриситетом. Благодаря этому, а также вследствие разницы чисел заходов в винтовых линиях статора и ротора их контактирующие поверхности образуют ряд замкнутых полостей – шлюзов между камерами высокого давления у верхнего конца ротора и пониженного давления у нижнего. Шлюзы перекрывают свободный ток жидкости через двигатель, а самое главное – именно в них давление жидкости создает вращающий момент, передаваемый долоту.

Инструмент, используемый при бурении, подразделяется на основной (долота) и вспомогательный (бурильные трубы, бурильные замки, центраторы).

Как уже отмечалось, долота бывают лопастные, шарошечные, алмазные и твердосплавные.

Лопастные долота (рис. 4.14) выпускаются трех типов: двухлопастные, трехлопастные и многолопастные. Под действием нагрузки на забой их лопасти врезаются в породу, а под влиянием вращающего момента – скалывают ее. В корпусе долота имеются отверстия, через которые жидкость из бурильной колонны направляется к забою сква­жины со скоростью не менее 80 м/с. Лопастные долота применяются при бурении в мягких высокопластичных горных породах с ограниченными окружными скоростями (обычно при роторном бурении).

Шарошечные долота (рис. 4.15) выпускаются с одной, двумя, тремя, четырьмя и даже с шестью шарошками. Однако наибольшее распространение получили трехшарошечные долота. При вращении долота шарошки, перекатываясь по забою, совершают сложное вращательное движение со скольжением. При этом зубцы шарошек наносят удары по породе, дробят и скалывают ее. Шарошечные долота успешно применяются при вращательном бурении пород самых разнообразных физико-механических свойств. Изготавливают их из высококачественных сталей с последующей химико-термической обработкой наиболее ответственных и быстроизнашивающихся деталей, а сами зубки изготавливаются из твердого сплава.

Алмазные долота (рис. 4.16) состоят из стального корпуса и алмазонесущей головки, выполненной из порошкообразной твердо сплавной шихты. Центральная часть долота представляет собой вогнутую поверхность в форме конуса с каналами для промывочной жидкости, а периферийная зона – шаровую поверхность, переходящую на боковых сторонах в цилиндрическую.

Алмазные долота бывают трех типов: спиральные, радиальные и ступенчатые. В спиральных алмазных долотах рабочая часть имеет спирали, оснащенные алмазами и промывочные отверстия. Долота этого типа предназначены для турбинного бурения малоабразивных и среднеабразивных пород. Радиальные алмазные долота имеют рабочую поверхность в виде радиальных выступов в форме сектора, оснащенных алмазами; между ними размещены промывочные каналы. Долота данного типа предназначены для бурения малоабразивных пород средней твердости и твердых пород, как при роторном, так и при турбинном способах бурения. Ступенчатые алмазные долота имеют рабочую поверхность ступенчатой формы.

Они применяются как при роторном, так и турбинном способах бурения при проходке малоабразивных мягких и средней твердости пород. Применение алмазных долот обеспечивает высокие скорости бурения, снижение кривизны скважин. Отсутствие опор качения и высокая износостойкость алмазов повышают их срок службы до 200-250 ч непрерывной работы. Благодаря этому сокращается число спускоподъемных операций. Одним алмазным долотом можно пробурить столько же, сколько 15-20 шарошечными долотами. Твердосплавные долота отличаются от алмазных тем, что вместо алмазов они армированы сверхтвердыми сплавами.

 

 

Бурильные трубы предназначены для передачи вращения долоту (при роторном бурении) и восприятия реактивного момента двигателя при бурении с забойными двигателями, создания нагрузки на долото, подачи бурового раствора на забой скважины для очистки его от разбуренной породы и охлаждения долота, подъема из скважины изношенного долота и спуска нового и т.п.

Бурильные трубы отличаются повышенной толщиной стенки и, как правило, имеют коническую резьбу с обеих сторон. Трубы соединяются между собой с помощью бурильных замков (рис. 4.17). Для обеспечения прочности резьбовых соединений концы труб делают утолщенными. По способу изготовления трубы могут быть цельными (рис. 4.18) и с приварными соединительными концами (рис. 4.19). У цельных труб утолщение концов может быть обеспечено высадкой внутрь или наружу.

При глубоком бурении используют стальные и легкосплавные бурильные трубы с номинальными диаметрами 60, 73, 89,102, 114, 127 и 140 мм. Толщина стенки труб составляет от 7 до 11 мм, а их длина 6, 8 и 11,5м.

 

Рис. 4.17 Бурильный замок: а – замковый ниппель; б – замковая муфта.

Рис. 4.18 Бурильные трубы с приварными соединительными концами

Рис. 4.19 Бурильные трубы с высаженными концами:

а – высадка внутрь; б – высадка наружу

Наряду с обычными используют утяжеленные бурильные трубы (УБТ). Их назначением является создание нагрузки на долото и повышение устойчивости нижней части бурильной колонны.

Ведущая труба предназначена для передачи вращения от ротора к бурильной колонне (роторное бурение) и передачи реактивного момента от бурильной колонны ротору (при бурении с забойным двигателем). Эта труба, как правило, имеет квадратное сечение и проходит через квадратное отверстие в роторе. Одним концом ведущая труба присоединяется к вертлюгу, а другим – к обычной бурильной трубе круглого сечения.

Длина граней ведущей трубы определяет возможный интервал проходки скважины без наращивания инструмента. При малой длине ведущей трубы увеличивается число наращиваний и затраты времени на проводку скважины, а при большой – затрудняется их транспортировка.

Бурильные замки предназначены для соединения труб. Замок состоит из замкового ниппеля (рис. 4.17 а) и замковой муфты (рис. 4.17 б).

Непрерывная многозвенная система инструментов и оборудования, расположенная ниже вертлюга (ведущая труба, бурильные трубы с замками, забойный двигатель и долото) называется бурильной колонной. Ее вспомогательными элементами являются переводники различного назначения, протекторы, центраторы, стабилизаторы, калибраторы, наддолотные амортизаторы.

Переводники служат для соединения в бурильной колонне элементов с резьбой различного профиля, с одноименными резьбовыми концами (резьба ниппельная-ниппельная, резьба муфтовая-муфтовая), для присоединения забойного двигателя и т.п. По назначению переводники подразделяются на переходные, муфтовые и ниппельные.

Протекторы предназначены для предохранения бурильных труб и соединительных замков от поверхностного износа, а обсадной колонны – от протирания при перемещении в ней бурильных труб. Обычно применяют протекторы с плотной посадкой, представляющие собой резиновое кольцо, надетое на бурильную колонну над замком. Наружный диаметр протектора превышает диаметр замка.

Центраторы применяют для предупреждения искривления ствола при бурении скважины. Боковые элементы центратора касаются стенок скважины, обеспечивая соосность бурильной колонны с ней. Располагаются центраторы в колонне бурильных труб в местах предполагаемого изгиба. Наличие центраторов позволяет применять более высокие осевые нагрузки на долото.

Стабилизаторы – это опорно-центрирующие элементы для сохранения жесткой соосности бурильной колонны в стволе скважины на протяжении некоторых, наиболее ответственных участков. От центраторов они отличаются большей длиной.

Калибратор – разновидность породоразрушающего инструмента для обработки стенок скважины и сохранения номинального диаметра ее ствола в случае износа долота. В бурильной колонне калибратор размещают непосредственно над долотом. Он одновременно выполняет роль центратора и улучшает условия работы долота.

Наддолотный амортизатор (забойный демпфер) устанавливают в бурильной колонне между долотом и утяжеленными бурильными трубами для гашения высокочастотных колебаний, возникающих при работе долота на забое скважины. Снижение вибрационных нагрузок приводит к увеличению ресурса бурильной колонны и долота. Различают демпфирующие устройства двух типов: амортизаторы-демпферы механического действия, включающие упругие элементы (стальные пружины, резиновые кольца и шары) и виброгасители-демпферы гидравлического или гидромеханического действия.

studopedia.ru

Устройство малогабаритных буровых установок

Наибольшее распространение получили установки, которые предназначены для бурения скважин посредством вращения рабочих элементов. В процессе работы они транспортируют массы разрушенной породы через шнековые механизмы. С помощью такой техники также производится закручивание винтовых свай. В основной комплектации буровая установка для скважины малогабаритная содержит: мачту с двумя лебедками, мотор-редуктор, подвижную каретку, а также связующие узлы и агрегаты. Основным связующим компонентом выступает мачта. На ней устанавливается каретка, несущая мотор с предохранительным переводником и вертлюгом. Лебедки также фиксируются на мачте.

Для выполнения операций бурения предохранительный переводник соединяется с буровыми штангами и буром. Питание обеспечивается посредством электрогенератора, установленного в основе конструкции. Кроме этого, малогабаритные буровые установки снабжаются мотопомпой, которая также находится в области основания. Данный компонент соединяется с вертлюгом посредством специального рукава.

Технические характеристики

Существует множество версий техники данного типа, которые отличаются и по мощности, и по размерам получаемой скважины. В среднем такой агрегат позволяет осуществлять бурение на глубину 30-50 м. При условии дополнения конструкции вспомогательными шлангами этот показатель может быть увеличен до 100 м. Как правило, диаметр бура составляет 100 мм. Это оптимальное значение, если требуется обеспечить скважину для снабжения небольшого частного дома. Мощность, которой располагают малогабаритные буровые установки на воду, в среднем составляет 8-10 л. с. Агрегаты, работающие на электродвигателе, обеспечивают силовую отдачу от 1,1 кВт. В зависимости от характеристик грунта может потребоваться применение разных скоростных режимов. Чем богаче их набор, тем эффективнее будет осуществляться процесс бурения. Минимальная частота составляет примерно 1,1 оборота в минуту, а максимум может достигать 6-7 об/мин.

Подготовка установки к работе

Несмотря на относительно скромные размеры по сравнению с полноценными установками, малогабаритные станки требуют бригадного обслуживания. В подготовке техники, например, должен участвовать непосредственно бурильщик и несколько помощников. В первую очередь проверяется состояние машины. Для этого проводится анализ крепежей и смазки. Если установка прежде не использовалась, то необходимо снять заводскую смазку с поверхностей, после чего промыть эти места бензином и вытереть.

Что касается крепежей, то следует оценить надежность фиксации винтов с гайками. Обычно малогабаритные буровые установки предполагают свободный доступ к важнейшим узлам и механизмам, поэтому затруднений в проверке техники возникнуть не должно. Если все детали находятся в исправном состоянии, можно устанавливать машину на место проведения работ. Особых трудностей данная процедура также не вызовет – главное, чтобы место будущей скважины имело ровную поверхность.

Инструкция по рабочим операциям

Непосредственно перед бурением необходимо правильно настроить рабочие компоненты установки. В частности, следует подключить мотопомпу к напорному выходу. Далее к ней же подсоединяется напорный рукав. Затем в мотопомпу заливается вода – это действие активизирует функцию насоса. В двигатель необходимо залить масло, если оно отсутствует. Соответствующим топливом заправляется и бензогенератор. С этого момента можно начинать работу. Запускается бурение скважин малогабаритной буровой установкой через специальный стартер, который начнет вращение бура. Обычно управление осуществляется с помощью пульта на лебедке – он же погружает бур в подготовленный приямок. Когда вертлюга достигнет нижней точки, следует остановить процесс вращения. На этом этапе отключается мотопомпа, а бур откручивается назад по соответствующей команде через пульт управления.

Подъем установки

Посредством усилия от лебедки осуществляется подъем редуктора в верхнюю позицию. При этом вращение бура должно продолжаться. После этого следует выключить редуктор и мотопомпу. Внизу буровой штанги должен располагаться нижний замок. Под него подкладывается элеватор, а затем трубная колонна опускается вниз до упора замка в специальную прорезь. Как правило, малогабаритные буровые установки предполагают поочередное откручивание буровых штанг в нижней и верхней части. Для работы с каждой из них необходимо придерживать их основания специальным ключом. Далее нажимается соответствующая кнопка на пульте управления и запускается процесс откручивания вертлюг от штанги.

Правила техники безопасности

Если планируются работы с электрооборудованием, то следует обеспечить заземление через специальные элементы, входящие в комплект. Перед началом работы бурильщик должен согласовать с помощниками предупредительные сигналы, которые будут подаваться в ходе выполнения работы. Надо учитывать, что малогабаритные буровые установки для бурения скважин особую опасность представляют именно в процессе работы. В связи с этим правила безопасности запрещают касаться вращающихся частей установки, выполнять ремонтные операции до полной остановки станка, открывать пульт управления при наличии напряжения и т. д.

Нюансы техобслуживания

После завершения рабочих мероприятий оборудование следует очистить от грязи и тщательно протереть. Смазочным процедурам с помощью солидола подвергаются трущиеся поверхности, подшипники и соединения. При регулярной эксплуатации станка смазку и протяжку резьбовых креплений следует выполнять ежемесячно. Отдельно оценивается состояние каретки, которой снабжаются малогабаритные буровые установки практически во всех версиях. Данный элемент должен свободно и беспрепятственно двигаться по стойке в предусмотренных конструкцией направлениях. Специалисты рекомендуют завести журнал, в котором будут отмечаться все операции по смазке и замене деталей станка. В дальнейшем это поможет быстрее определить неисправность и принять соответствующие меры по ее устранению.

Преимущества малогабаритных буровых установок

Одним из главных факторов широкой распространенности таких установок является удобство в эксплуатации, а также низкие затраты на организацию буровых мероприятий. Также при невозможности использования массивных и более мощных установок данный вариант становится единственно возможным. Кроме того, скважина малогабаритной буровой установкой формируется с высокой точностью, что позволяет проводить работы без ущерба для облагороженного сада или участка. Проблемой для среднеразмерной техники зачастую становится недоступность точки бурения из-за плотной застройки. В свою очередь, малогабаритные установки позволяют справиться с прямыми задачами даже в труднодоступных зонах.

Заключение

Сфера применения станков такого типа редко выходит за рамки нужд частных домовладельцев. Здесь уже имеют место свои ограничения и недостатки, которыми обладает малогабаритная буровая установка. Бурение данной техникой редко позволяет сформировать артезианскую скважину, а глубина до 100 м становится доступной только при условии дополнительного оснащения. Есть и другие слабые места, обусловленные конструкционным исполнением. Например, в процессе бурения некоторыми малогабаритными станками можно заметить увод главной стойки по горизонтали и в целом ненадежность конструкции. Однако подобные минусы имеют значение только при регулярной работе в промышленных сферах.

businessman.ru