Бурение скважин пневмоударным способом

Пневмоударное бурение

Литература : Tехника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых, 2 изд., M., 1974; Kуликов И. B., Bоронов B. H., Heколаев И. И., Пневмоударное бурение разведочных скважин, M., 1977.

B. Г. Kардыш, Б. H. Kутузов.

Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . Под редакцией Е. А. Козловского . 1984—1991 .

Полезное

Смотреть что такое «Пневмоударное бурение» в других словарях:

ПНЕВМОУДАРНОЕ БУРЕНИЕ — способ бурения с применением в качестве рабочего органа пневмоударника. Применяется для проходки взрывных скважин диаметром 100 200 мм, глубиной до 50 м и глубоких нефтяных, газовых и геологоразведочных скважин в скальных породах … Большой Энциклопедический словарь

пневмоударное бурение — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN air percussion drillingair percussion drilling … Справочник технического переводчика

пневмоударное бурение — способ бурения с применением в качестве рабочего органа пневмоударника. Применяется для проходки взрывных скважин диаметром 100 200 мм, глубиной до 50 м и глубоких нефтяных, газовых и геологоразведочных скважин в скальных породах. * * *… … Энциклопедический словарь

Пневмоударное бурение — способ бурения (См. Бурение) с применением в качестве рабочего органа пневмоударника (забойного двигателя, погружаемого в скважину и работающего от энергии сжатого воздуха). Используется для проведения взрывных скважин диаметром 85 200 мм … Большая советская энциклопедия

ПНЕВМОУДАРНОЕ БУРЕНИЕ — способ бурения скважин диам. 85 200 мм с применением погружного пневмоударника при подз. и открытой разработке твёрдых полезных ископаемых, при разведке и добыче нефти и газа. В погружном пневмо ударнике поршень под действием сжатого воздуха или… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Пневмоударное бурение — ► air percussion drilling Разновидность ударно вращательного бурения с использованием погружного бурильного молотка (пневмоударника). Современные погружные пневмоударники работают на энергии сжатого воздуха с давлением 0.5 1.5 МПа … Нефтегазовая микроэнциклопедия

роторно-пневмоударное бурение — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN air hammer rotary drilling … Справочник технического переводчика

Бурение — проходка буровых скважин. Известно много видов бурения: колонковое, бсскерновое, ударное, шарошечное, шнековое, вибробурение, термическое и др. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия

бурение ударное — Механическое бурение, при котором порода в забое 2. разрушается за счёт периодических ударов бурового инструмента, совершающего возвратно поступательное движение или с помощью пневмоударника (пневмоударное бурение) [Терминологический словарь по… … Справочник технического переводчика

Бурение — процесс сооружения горной выработки цилиндрической формы скважины (См. Скважина), Шпура или шахтного ствола путём разрушения горных пород на забое, Б. осуществляется, как правило, в земной коре, реже в искусственных материалах (бетоне,… … Большая советская энциклопедия

Источник

Пневмоударник

Пневмоударник – это пневматический буровой инструмент для бурения ударным или ударно-вращательным способом открытым или подземным методом, используется для пород высокой и средней крепости, а также в трещиноватых, абразивных и разрушенных.

Чаще всего применяется при геологоразведочном бурении, изыскательских работах и для бурения взрывных скважин.

Диаметр скважины в пределах от 85 до 250 мм (в отдельных случаях до 800 мм), а глубина бурения пневмоударником обычно 30-80 метров в зависимости от породоразрушающего инструмента, частоты вращения и энергии удара.

Конструкция пневмоударника

Пневмоударник представляет собой цилиндрическое устройство с расположенным внутри поршнем.

Работа пневмоударника

Сжатый воздух из компрессора через вертлюг и буровую колону поступает в рабочие камеры цилиндра пневмоударника и за счет разности давления происходит возвратно-поступательное движение поршня. Поршень же снабжен штоком, который воздействует непосредственно на породоразрушающий инструмент – пневмоударную коронку.

Отработанный воздух под давлением выводится через специальные отверстия в коронке, что приводит к разрушению породы и подъему шлама.

Скорость проходки увеличивается с увеличение давления воздуха и энергии единичного удара.

Более наглядно принцип работы погружного пневмоударника изображен на рисунке:

Виды буровых пневмоударников

Различают по воздухораспределению:

Различаются по типу соединения с коронкой:

Диаметры пневмоударников

Размер пневмоударника должен быть как можно точнее к предполагаемому размеру скважины. Чем больше диаметр погружного пневмоударника, тем больше диаметр поршня, а значит выше производительность.

Источник

Пневмоударное бурение

ПНЕВМОУДАРНОЕ БУРЕНИЕ (а. pneumatic impact drilling; н. Druckluftschlagbohren, pneumatisches Schlagbohren; ф. forage par percussion pneumatique, sondage par battage а air соmprime; и. perforacion neumatica por percucion, sondeo por percucion neumatiсо) — разновидность ударно-вращательного бурения с использованием погружного бурильного молотка (пневмоударника). Современные погружные пневмоударники работают на энергии сжатого воздуха с давлением 0,5-1,5 МПа и имеют клапанное или бесклапанное воздухораспределение. Поршень-боёк пневмоударника за счёт поступательно-возвратного движения наносит удары по хвостовику, который является частью долота (сплошное бурение), или входит в состав пневмоударника и передаёт удары колонковому снаряду (керновое бурение). Вращение пневмоударника осуществляется вместе с долотом и буровым ставом вращателем, установленным на станке; частота 30-70 об/мин. Буровой став наращивается по мере углубления скважины. Пневмоударники применяются при бурении взрывных, технических, поисковых и разведочных скважин на твёрдые полезные ископаемые, воду, нефть и газ. Скорость бурения определяется конструкцией породоразрушающего инструмента, частотой вращения и ударов и энергией единичного удара. Скорость расчётов с увеличением давления сжатого воздуха и энергии единичного удара. В качестве породоразрушающего инструмента используют 3- или 4-лопастные долота, армированные пластинками твёрдого сплава. В последние годы широко применяются долота с рабочей поверхностью различных конфигураций, армированными цилиндрическими вставками твёрдого сплава со сферическими рабочими поверхностями. Такие долота более износоустойчивы. Иногда в качестве породоразрушающего инструмента используют шарошечные долота. Для геологоразведочного бурения с отбором керна служат специальные твердосплавные коронки с колонковыми снарядами. В подземных условиях применяют погружные пневмоударники, работающие на водо-масло-воздушной смеси, которая обеспечивает при выхлопе успешное пылеподавление на забое. В случае работы на сжатом воздухе для пылеподавления в буровой став подаётся вода. На открытых горных разработках применяют бурение с использованием в основном сжатого воздуха, а образующаяся пыль улавливается системами сухого пылеулавливания (циклоны и тканевые рукавные фильтры). Применяют также мокрое пылеподавление.

Реклама

Погружными пневмоударниками бурят взрывные скважины глубиной до 40 (50) м и диаметром 80-150 мм, а с расширителями — до 250-300 мм. При геологоразведочных работах применяют пневмоударники, отличающиеся большей массой бойка, что повышает коэффициент передачи удара через колонковый снаряд, наличием обратных клапанов, предотвращающих попадание в механизм воды и шлама при спуске в скважину. Диаметр скважин 76-151 мм, глубина до 200-500 м. В условиях водопроявлений практикуется подача в скважину небольшого количества воды и добавки поверхностно-активных веществ. Эффективность бурения снижается по мере увеличения подпора на выхлопе пневмоударника.

При бурении глубоких нефтяных и газовых скважин, а также гидрогеологических скважин диаметром 180-250 мм используют специальные пневмоударники, работающие при высоком давлении сжатого воздуха. Пневмоударное бурение эффективно в породах с коэффициентом крепости по классификации М. М. Протодьяконова свыше 8 (scж>=80 МПа). Для подземного пневмоударного бурения в CCCP получили распространение (до 50% объёмов) специальные передвижные станки, устанавливаемые в выработке на распорной колонне типа HKP-100 М, ЛПС-3 и др. Разрабатываются пневмоударные станки на самоходных пневмошинных базах. На открытых горных работах в CCCP распространены самоходные станки на гусеничном и пневмошинном ходу типа 1СБУ-125, СБУ-100П (рис.) и др.

Зарубежные фирмы также выпускают пневмоударные станки для бурения скважин диаметром 80-200 мм и более (в отдельных случаях до 800 мм) и глубина до 80 м.

Для геологоразведочного пневмоударного бурения применяют станки шпиндельные или с подвижным вращателем. За рубежом распространено бурение погружными пневмоударниками на двойной бурильной колонне с обратной продувкой и выносом разрушенной породы на поверхность по центральному каналу.

Механическая скорость пневмоударного бурения возрастает по сравнению с вращательным, хотя в породах средней крепости и крепких вращательное бурение шарошечными долотами при рациональных режимах может обеспечивать более высокие скорости.

Источник

Выбор инструмента для станков ударно-вращательного (пневмоударного) бурения

Погружные пневмоударники.

В современной промышленности наиболее широкое применение получила технология ударно–вращательного бурения, к которой относится бурение с пневмоударником.

Буровое долото для ударно-вращательного бурения имеет ударный профиль выпуклой формы со штырями из твердого сплава, встроенными в переднюю часть инструмента.

Принцип работы пневмоударника основан на преобразовании энергии сжатого воздуха в кинетическую энергию возвратно-поступательных движений поршня. Поршень ударника снабжен штоком с бойком, который воздействует непосредственно на породоразрушающий инструмент. Для предотвращения зашламления, современные пневмоударники имеют встроенные обратные клапаны.

• Рис 1 Пневмоударник низкого давления
  1. Головная часть 2. Кольцо 3. Клапан 4. Пружина 5. Кольцо 6. Газоразрядный механизм 7. Внутренний цилиндр 8. Поршень 9. Основная труба 10. Кольцо 11. Полукольца 12. Нижняя гайка 13. Буровая коронка
• Рис 2 Пневмоударник высокого давления
  1. Головная часть 2. Кольцо 3. Клапан 4. Пружина 5.
  Газоразрядный механизм 6. Внутренний цилиндр 7. Поршень 8. Основная труба
  9. Стопорное кольцо 10. Втулка 11. Стопорное кольцо 12.
  Кольцо 13. Полукольца 14. Кольцо 15. Нижняя гайка 16. Буровая коронка

Через центральное отверстие бурового долота производится выхлоп отработанного воздуха, которым удаляется шлам, параллельно с разрушением породы.

Применение пневмоударника эффективно только при бурении скальных пород, на рыхлых и мягких грунтах мощная продувка провоцирует эрозию и создает опасность обрушения стенок скважины, а на глинистых породах инструмент быстро зашламляется.

По типу воздухораспределения выделяют два типа устройств:

• Пневмоударники высокого давления – бесклапанные конструкции, которые способны работать как с воздушно-водяной, так и просто воздушной смесью. В целях регулировки давления в пневмоударнике используется система профильных поршней. Пневмоударники высокого давления на сегодняшний день демонстрируют более высокие показатели производительности и считаются более современными.
• Пневмоударники низкого давления – клапанные устройства, которые могут работать только с воздушно-водяной смесью. Регулировка давления производится при помощи расположенного в устройстве тарельчатого клапана.

Пневмоударник высокого давления — погружной пневматический механизм, преобразующий энергию сжатого воздуха в энергию удара. Благодаря применению высокого давления сжатого воздуха производительность бурения и стойкость инструмента повышается, по сравнению с буровым инструментом низкого давления. Эти пневмоударники обладают большой силой удара, стабильной скоростью бурения и высокой долговечностью.

Высокое давление подачи воздуха обеспечивает увеличение проходки на долото в твердых породах. Общая проходка на долото зависит от пробуренного метража и продолжительности бурения. При бурении на 100 метров при давлении 24 бар, время бурения примерно вдвое меньше, чем при проходке такого же интервала при 12 бар (170 фунт/кв. дюйм) в идентичных условиях.

Погружной пневмоударник не должен эксплуатироваться при давлении подачи воздуха свыше рекомендуемого; в противном случае возможно повреждение его компонентов (если только избы-точное давление не служит для преодоления противодавления воды).

Преимущества пневмоударного бурения:

1. Скорость бурения значительно выше остальных видов бурения, за счет большой скорости движения воздушного потока, выносящего шлам.
2. Автоматическая очистка скважины.
3. Не требует подачи промывающей жидкости.
4. Быстрая и удобная смена бурового инструмента.

На что следует ориентироваться, выбирая пневмоударник?

Чтобы выбрать пневмоударник, следует ориентироваться на целый ряд факторов. В первую очередь, область задействования оборудования. Отталкиваясь от этого, подбирается техника с соответствующими конструкционными и эксплуатационными данными.

Что касается конструкции, то здесь очень важно обратить внимание на диаметр корпуса ударного элемента. Также стоит учитывать скоростные показатели работы инструмента, которые определяются количеством ударов, производимых поршнем-боем в минуту.

Плюс к этому желательно изучить оборудование на предмет экономности: сколько оно потребляет электроэнергии и какое количество воздуха расходует. Важными показателями являются:

• стандартная глубина перепада давления пневмоударника;
• среднее значение глубины бурения.

Марка оборудования — это уже дело вкуса и доверия производителю. Здесь ограничений нет, можно выбирать любой инструмент, главное, чтобы он имел сертификаты качества и гарантии от изготовителей.

Пневмоударные долота.

Буровые долота классифицируют:

1. По способу соединения (байонетные, шлицевые);
2. По форме головок (штыревые и лезвийные) и числу разрушающих твердосплавных лезвий (трехперые, крестовые, с одним лезвием);
3. Типу штырей (баллистика, полубаллистика, сфера);
4. По типу торца коронки (вогнутый, выпуклый, плоский);
5. По способу удаления буровой мелочи из забоя скважин (с внешней продувкой, центральной и внецентренной);

1. Способы соединения

Байонетное (штыковое) соединение отличается надежным креплением с пневмоударником, а также позволяет при необходимости произвести быструю смену. Такой тип соединения достаточно широко распространен и проверен длительным временем применения.

Шлицевое (зубчатое) соединение используется не так давно, как байонетное, но обладает целым рядом преимуществ перед ним. В частности, такой тип соединения:

• исключает обрыв и самопроизвольное выпадение во время обратного вращения;
• обеспечивает автоматическое центрирование коронки;
• предохраняет хвостовик инструмента и букса пневмоударника от разбивания;
• обеспечивает более легкую и быструю смену при любом износе.

Вне зависимости от типа соединения, эта разновидность бурового инструмента применяется при бурении по грунтам от V категории методом сплошного забоя. При этом на глубину бурения напрямую влияет мощность используемого в ходе работ компрессора.

2. Формы головок породоразрушающего инструмента и числу разрушающих твердосплавных лезвий.

Долота с одним лезвием (зубильные) просты и легко затачиваются. Высокая энергия удара на лезвии долота обеспечивает большую скорость бурения, однако в процессе бурения (особенно по абразивным породам) диаметр долота уменьшается, образуется конус и долото заклинивается. Заклинивание может происходить также при бурении по трещиноватым породам.

Многолезвийные долота могут быть с опережающим лезвием и без него. Долота с тремя и четырьмя лезвиями хорошо формируют стенки скважины по диаметру, износоустойчивы и почти не заклиниваются при бурении трещиноватых пород. Их недостатками являются трудность заточки лезвий и относительно небольшая скорость бурения, из-за небольшой удельной энергии удара на единицу длины лезвия долота.

Долото с опережающим лезвием (рис. 2 — а) применяется при забуривании скважины. Оно состоит из головки — 1 и хвостовика — 2. Хвостовик служит для передачи импульса от ударника и крутящего момента головке и через твердосплавное вооружение — забою скважины. Хвостовик и головка долота представляют собой одну, литую деталь.

Как правило, маркировка пневмоударной коронки состоит из буквы, указывающей ее тип (К – крестовая, КНШ – штыревая), числового обозначения номинального диаметра в миллиметрах и буквенного обозначения особых свойств.

Хвостовик долота закрепляют в пневмоударнике шариковым замком или на шлицах. Лыска на хвостовике позволяет долоту смещаться в осевом направлении, что необходимо для обеспечения запуска пневмоударника прижатием долота к забою и открытия каналов перемещения поршня.

Штыревые долота при бурении погружными пневмоударниками широко применяют типа КНШ с диаметрами от 110 (рис. 2 — в), с имеющими высокую стойкость армированными штырями из карбида вольфрама и сферической рабочей поверхностью.

3. Типы штырей

Баллистические вставки

Подходят для мягких и средних плотных низкоабразивных пород, образующих много осколков. Не подходят для плоходробимых пород.

Сферические вставки

Прочная форма для обеспечения хороших эксплуатационных характеристик и длительного срока службы при всех состояниях, в частности, подходят для очень твердых абразивных пород и глубокого бурения.

Полубаллистические вставки

Подходят для всех мягких и средних состояний породы, в том числе раздробленной и трещиноватой пород.

Параболические вставки

Конструкция обеспечивает большую скорость проходки, чем сферическая форма и износостойкость, чем баллистическая форма. Менее подходят для сильнотрещиноватых пород.

Двойные сферические вставки

Конструкция сочетает твердость сферической формы с дополнительным куполом меньшего размера, который обеспечивает большую износостойкость, а также повышенную проницаемость баллистической формы.

4.Типы торцов коронки

Вогнутый торец

Вариант конструкции для всех состояний породы, в частности, использование направляющей коронки с вогнутым торцом при глубоком бурении позволяет улучшить центровку ствола.

Выпуклый торец

Прочная конструкция для всех состояний, особенно твердой абразивной породы. Хорошее сочетание быстрого бурения и длительного срока службы.

Плоский торец

Вариант конструкции для всех состояний породы, особенно раздробленной и трещиноватой породы, а также меняющихся пластов.

Вогнутый торец с дополнительным калибровочным рядом

Обеспечивает результат аналогичный для вогнутого торца. Дополнительный калибровочный ряд вставок защищает долото в высокоабразивных и твердых породах и породах с меняющейся твердостью.

5. Способы удаления буровой мелочи из забоя скважины

При внешней продувке забоя скважины струя воздуха выбрасывается из каналов передней части пневмоударника между лезвиями долота к забою скважины, минуя корпус долота (так как внутренние каналы отсутствуют).

В штыревых долотах с центральной и внецентренной продувкой предусматриваются каналы, пропускающие сжатый воздух.

Расширители скважин.

При необходимости расширения скважины в крепких горных породах, использование пневмоударного расширителя является наиболее эффективным решением. Пневмоударный расширитель внешне очень напоминает обычное пневмоударное долото, единственная разница — это наличие пилотной направляющей в центре расширителя, которая обеспечивает бурение по траектории ранее пробуренной скважины меньшего диаметра.

При выборе или заказе нового расширителя необходимо указать тип горных пород, диаметр расширения, пилотный диаметр бурения, а также тип хвостовика.

Источник