Область применения, виды, принцип работы современных установок для бурения скважин
Область применения буровых установок очень обширна. Они используются в строительстве, горной промышленности, пищевой индустрии. В повседневной жизни люди каждый день пользуются тем, что получено с помощью установок для бурения – водой.
Содержание статьи
Общее описание буровой установки
Вода, впрочем, как и нефть, залегает на разных глубинах. Буровая установка помогает проникнуть в глубь и поднять драгоценную жидкость на поверхность. Или сделать скважину в скале для закладки заряда. Такая техника может иметь как промышленные масштабы, так и ограничиваться организацией водоснабжения на дачном участке.
Все буровые представляют собой систему взаимосвязанных узлов, которые позволяют… сделать отверстие в любом, или почти любом, грунте. В процессе их применения образуется скважина цилиндрической формы, стенки которой называются стволом, верхняя часть – устьем, а дно – забоем.
Стандартные буровые установки для бурения скважин на воду состоят из следующих основных элементов:
- конструкции для организации устойчивой работы установки: вышки, треноги, стеллажи, мосты;
- двигателя;
- ударного элемента: долото, труба с острым наконечником, шнек;
- механизма для спуска и поднятия ударного элемента: крюки, лебедки, канаты;
- оборудования для очистки жидкости: отстойники, очистные емкости, насосы, вертлюги;
- элементов для защиты от выброса жидкости;
- оборудования для приготовления бурового раствора (при использовании такой технологии.
Принцип работы
Буровая машина работает на сочетании кинетической и динамической энергии. Динамическое движение обеспечивает подъемный механизм, например, лебедка или кран, которые поднимают ударный элемент. Кинетическую силу реализует бурильное устройство, которое бьет по грунту трубной колонной и постепенно продвигается вниз.
Чтобы защитить скважину от обвала грунта, вдоль ствола устанавливаются обсадные трубы.
Для устранения лишней почвы в процессе работ, используются водяные насосы и отстойники.
Классификация буровых установок
Бурильные установки имеют широкую сферу применения за счет дополнительного оборудования в комплектации. Они применяются в разработке и реставрации скважин под воду, для закрутки свай, добычи газа, нефти и других полезных ископаемых.
Классификация оборудования проводится по нескольким критериям, среди которых:
- метод бурения;
- вид силового агрегата;
- тип перемещения.
Классификация по типу бурения
Буровые установки имеют свои особенности, которые зависят от температуры воздуха, типа грунта, назначения скважины. Наиболее распространены три основных типа бурения:
- Ударный.
- Шнековый.
- Роторный.
Обратите внимание! Есть ещё горизонтально-направленное бурение. Оно немного отличается от остальных типов. О его особенностях можно прочитать тут.
Ударные
Принцип действия бурового станка ударного типа довольно прост: груз резко опускается вниз с высоты, затем поднимается лебедкой в исходное положение и процесс повторяется.
Удар приходится в одно и то же место, поэтому почва постепенно разрушается. После окончания работ в скважину для того, чтобы предотвратить осыпание грунта, спускаются обсадные трубы.
Установка для ударного бурения скважин состоит из:
- треноги, которая раскладывается непосредственно над местом бурения;
- прочного и гибкого троса, к которому крепится ударный элемент;
- заостренной трубы весом до 80 кг;
- лебедки.
Риск преждевременного осыпания грунта – один из недостатков этого типа бурения. Кроме того, к недостатком данной буровой техники стоит отнести относительно небольшую глубину бурения.
Однако у ударного метода есть и преимущества:
- работы можно проводить при низких температурах;
- за один прием можно поднять большой объем почвы;
- можно сформировать скважину увеличенного диаметра;
- высокая производительность.
Шнековые
Шнековые буровые используют на мягких и песчаных почвах.
По сути – это передвижная установка с ручным или механизированным буром, закрепленным на регулируемую штангу. Как несложно догадаться по названию – основным рабочим органом подобного оборудования является шнековый бур.
Бур вкручивается в землю и шнек разрезает почву, передавая её на поверхность. Охлаждение происходит от самой почвы. Наиболее эффективны шнеки с полым центральным каналом. Через него с помощью гидравлического насоса подается вода или воздух, что снижает силу трения во время процесса.
Обратите внимание! Если режущие лопасти меньше 10 см, то частота вращения должна быть не более 500 об/мин.
В зависимости от нужной глубины штангу наращивают. Делают первый проход на длину одной штанги, затем установку выключают, штангу отсоединяют, поднимают наверх и наращивают еще одной. Максимальная глубина бурения шнековым методом составляет 120 метров, хотя обычно работают до 50 м.
Среди преимуществ шнековой установки можно отметить:
- простоту эксплуатации;
- возможность работать на небольшой площади;
- маневренность установки и высокая скорость работ.
Кроме того, для работы не нужно привлекать квалифицированного специалиста.
Роторные
Подходят для любого типа грунта. Часто используются при строительстве и бурении скважин на воду на твердых почвах с галькой, щебнем и известняком. Роторный буровой станок проходит породу благодаря мощному долоту на конце бура.
Диаметр долота больше, чем сама буровая колонна. Это позволяет, во-первых, получить максимальную силу удара, а, во-вторых, увеличить срок службы колонны, поскольку отсутствует ее трение о грунт. Кроме того, без потерь от трения, вся энергия машины идет на проворачивание долота в забое, что позволяет сократить энергозатраты.
Роторная бурильная машина подойдет для скважин глубиной свыше 300 м и диаметром до 70 см. Её используют в строительстве, горных разработка для буровзрывных работ, в промышленности для добычи артезианской и минеральной воды.
По ходу бурения диаметр скважины уменьшается. То есть сначала делается самый большой размер, затем скважина обсаживается трубами с технологическими отверстиями.
Для промывки бура, подъема грунта и охлаждения инструмента необходимо использование воды. Её подача может осуществляться двумя способами: прямым и обратным.
При прямой подаче жидкость с помощью насоса нагнетается в технологические отверстия долото, а через них на дно скважины. После размытия почвы она выбрасывается наверх по затрубному пространству – за пределами штанги – и попадает в очистительный комплекс.
При обратной подаче вода самотеком поступает в скважину, а поднимается наверх по штанге под действием обратного давления, создаваемого насосом. Этот способ считается более эффективным по нескольким причинам:
- увеличивается скорость бурения, поскольку жидкость откачивается из забоя, а не нагнетается;
- вместе с водой насос откачивает остатки породы;
- нет необходимости добавлять в воду присадки для размыва грязных частиц.
Однако оборудование с обратной подачей воды изначально стоит дороже.
Силовые агрегаты буровых станков
В качестве привода буровых установок используются силовые агрегаты различных типов. Основными являются:
- дизельные;
- дизель-электрические;
- электрические;
- электрогидравлические.
Дизельные двигатели используются в основном на малогабаритных буровых установках (МГБУ), которые отличаются высокой мобильностью. Кроме того, такие силовые агрегаты применяются на самоходных буровых станках.
Для повышения эффективности работ, снижения выбросов и расходов на топливо применяется смешанный тип привода – дизель-электрические установки. Они применяются в горнодобывающей отрасли и способны обустраивать скважины глубиной до 6 км.
Также на твёрдых породах применяются электрогидравлические буровые установки. Этот тип питания довольно распространен, поэтому такие буровые станции имеют широкую сферу применения.
Электрическое буровое оборудования используются при малых глубинах бурения, а также на участках с доступом к сетям электроснабжения.
В основном это малоэтажное коттеджное строительство при организации водозаборных скважин для личного пользования.
Буровые установки по типу перемещения
Работа оборудования по бурению скважин производится на различных участках. В зависимости от мощности и габаритов, такая техника может быть переносной или передвижной.
Переносные представляют собой малогабаритные буровые установки весом до 1 тн. МГБУ просты в сборке, легко перевозятся. Обычно работают на скважинах и водяных колодцах глубиной до 100 м. Преимущественно имеют привод от стандартной сети 220 В.
Ручные переносные установки – это разновидность мини буровой, которые используют для местного ремонта или пробивки отверстий под сваи.
Самоходные могут монтировать на колесную или гусеничную базу. Они отличаются высокой проходимостью и грузоподъемностью. Такая техника чаще используется для бурения скважин на воду, а также в нефтегазовой отрасли. Установку не нужно демонтировать, она подходит для длительной стационарной работы.
К самоходным агрегатам относят и машины с гидравлическим приводом. Их основное достоинство в том, что такие системы не нуждаются в электропитании, бурение происходит за счет увеличенной массы рабочего инструмента.
Стационарные – это мощные буровые станции, которые в основном работают на газо- и нефтедобычи. Стандартное оборудование укомплектовано усиленными опорами, монтажными элементами, системами очистки и вышкой с электронным управлением процессом бурения. Также среди дополнительных функций стоит отметить специальные обогревательные элементы для работы в условиях низких температур.
Автор: Андрей Соломин
Буровая гидравлическая установка — устройство, характеристики и принцип работы гидравлической буровой установки
В горно-перерабатывающей промышленности, при таких работах, как прокладывание шахт, туннельных проходов, а также при строительстве железнодорожных проходов и метрополитенов широкое применение нашло такое оборудование, как буровая установка гидравлического типа действия.
Эскплуатация буровой гидравлической установки
Посредством работы данной установки происходит забой и обработка различных поверхностей, таких как фундамент, кровельные поверхности и тому подобные объекты. Посредством работы данной буровой установки гидравлического типа, происходит бурение скважин, а также поиски залежей полезных ископаемых.
Данное оборудование обладает массой преимуществ, которыми обусловлен выбор именно этого оборудования. К таким весомым преимуществам можно отнести, во-первых, скорость, с которой работает данное оборудование. Рабочей скоростью буровой гидравлической установки является обработка порядка двух метров поверхности в одну минуту времени, что является очень высокими скоростными показателями. Данный показатель является средним показателем, поскольку скорость приведена в средних пределах, и разные модели буровых установок имеют различия в данном показателе.
Еще одним немаловажным показателем, которым отличается данное оборудование, является то, что данное оборудование оснащается в зависимости от модели таким дополнительным оборудованием, как стрелы выдвижного типа.
За счет того, что система данной буровой установки является гидравлической, работа всей техники выполняется бесперебойно и достаточно легко.
К тому эксплуатировать данную установку можно без опаски, вся система оснащается специальными датчиками, которые показывают критические точки, после которых работу следует останавливать. Еще одним немаловажным параметром, который имеет положительное влияние на выбор именно этого оборудования, является то, что система способна к самостоятельной промывке рабочих органов. Что в свою очередь препятствует образованию засоров и попаданию загрязнений в рабочие органы, а следовательно предотвращая их быстрый износ.
Устройство гидравлической буровой установки
Привод данной установки осуществляется посредством двигателя, который работает за счет дизельного топлива. Такой вид привода обеспечивает работу данной установки ровным и безвибрационным образом. К тому посредством работы данного вида привода буровая установка способна обрабатывать большие участки работ, что продуктивно сказывается на ее производительных характеристиках.
Центр тяжести буровой гидравлической установки расположен достаточно низко, поэтому данная установка как нельзя лучше подходит для проведения работ в туннелях и местах, где достаточно сжатые условия. Работа данной буровой установки проходит стабильно и без аварий.
К тому же в дополнительное оснащение буровой гидравлической установки входит такое оборудование как молотки для бурения, специальная анкеровочная машина и стрелы. Посредством работы данного оборудования машина выполняет большой спектр действий, и множество работ с достаточно большой скоростью. В зависимости от модели буровой установки, она может отличаться различными характеристиками, например, некоторые установки могут быть на колесном шасси, некоторые выполняются в гусеничном варианте.
Так же данная установка может оборудоваться дополнительными площадками для выполнения работ, то есть верхней и нижней, которая расположена непосредственно перед входом в скважину. Такие характеристики, как глубина бурения могут варьироваться в зависимости от модели и марки данной техники, как правило, средним показателем является порядка полутора тысяч метров.
Мощность буровой гидравлической установки так же может иметь различия, однако средним показателем является мощность равная порядка двумстам лошадиным силам.
Буровая установка DTH Принцип работы и правила использования
Принцип работы буровой установки DTH
JK520 Гидравлическая буровая установка DTH на гусеничном ходу
Буровая установка DTH представляет собой ударно-вращательную буровую установку. Его внутренняя структура отличается от обычных буровых установок. Его газораспределение и поршневой возвратно-поступательный механизм независимы. Передний конец напрямую соединен с буровым долотом, а задний конец соединен с буровой штангой. При бурении горных пород ударник ныряет в скважину, а поршень (ударник) в ударнике совершает возвратно-поступательное движение, ударяя по хвостовику через газораспределительное устройство (клапан), так что буровое долото ударяется о породу на дне скважины. Высокоскоростное вращение ударника в шпуре осуществляется двигателем или ветровым вращающимся устройством вне шпура через буровую штангу, соединенную с задним концом ударника.
Выбуренная порода, образующаяся в процессе бурения горных пород, вымывается из скважины смесью ветра и воды. Смешанный газ впрыскивается в ударник через центр буровой штанги с помощью механизма выброса порошка, а затем поступает на дно отверстия через воздушную канавку на цилиндре ударника.
Правила эксплуатации буровой установки с погружным пневмоударником
Установка и подготовка буровой установки
1. Подготовить полость для бурения скальных пород, характеристики которой можно определить в зависимости от метода бурения. Вообще говоря, высота полости составляет 2,6-2,8 метра при бурении горизонтального ствола погружным буром . При бурении скважин вверх, вниз или под наклоном ширина полости составляет 2,5 метра, а высота 2,8-3 метра.
2. Проложите газо- и водопроводные трубы, линии освещения и т. д. рядом с рабочей поверхностью для последующего использования.
3. Надежно установите стойки в соответствии с требованиями конструкции расположения отверстий.
Верхний и нижний концы стойки должны быть подбиты деревянными досками, а горизонтальный вал и стопорное кольцо установлены на стойке по определенной высоте и направлению. С помощью ручной лебедки поднимите машину и закрепите ее на стойке под нужным углом. Затем отрегулируйте направление отверстия сверла.
Предварительный осмотр
1. Приступая к работе, внимательно проверьте, надежно ли подсоединены газопроводы и водопроводы. Проверьте на утечки воздуха и воды.
2. Проверьте, заполнен ли лубрикатор маслом.
3. Проверьте, затянуты ли винты, гайки, соединения и т. д. каждой детали. Проверьте, действительно ли колонка прочная.
Процедура сверления
При открытии отверстия сначала запустите двигатель и потяните нажимную рукоятку манипулятора после нормального перемещения. Сделайте так, чтобы он получил правильное движение, а затем потяните ручку, которая управляет ударным элементом, в рабочее положение. После бурения скальной породы вы можете открыть водяной клапан, чтобы сохранить правильное соотношение газоводяной смеси.
Выполняйте стандартные работы по бурению горных пород. Когда продвигающаяся работа перемещает погрузчик штанги, чтобы столкнуться с держателем скобы, это должно закончить бурение бурильной штанги. Необходимо остановить работу двигателя и прекратить подачу воздуха и воды к ударнику. Вставьте вилку в паз бурильной трубы на держателе сверла, заставьте двигатель перевернуть скользящую пластину, чтобы отступить, и отсоедините соединение от бурильной трубы. Затем подключите вторую бурильную трубу, нажмите эту кнопку и продолжите работу по циклу.
Мы являемся производителем буровой установки DTH , пожалуйста, не стесняйтесь связаться с нами , если они вам нужны.
Как работает сверло?
Буровое долото фактически врезается в горную породу при бурении нефтяной или газовой скважины. Буровое долото, расположенное на конце бурильной колонны под утяжеленной бурильной трубой и бурильной трубой, представляет собой вращающееся устройство, которое обычно состоит из двух или трех конусов, изготовленных из самых твердых материалов (обычно из стали, карбида вольфрама и/или синтетических материалов).
или природные алмазы) и острые зубы, которые врезаются в горную породу и отложения внизу.
Буровое долото
В отличие от ударного бурения, при котором в ствол скважины непрерывно сбрасывается тяжелый груз для откалывания породы, при вращательном бурении используется вращающееся буровое долото для измельчения, резки, соскабливания и дробления породы на забое. колодца. Наиболее популярный выбор для бурения на нефть и газ, вращательное бурение включает в себя буровое долото, утяжеленную бурильную трубу, буровой раствор, вращающееся оборудование, подъемное устройство и первичный двигатель.
Первичный двигатель является источником энергии для бурения, а грузоподъемное оборудование поднимает бурильную трубу, чтобы либо ввести ее в скважину, либо поднять ее из скважины. Вращающееся оборудование — это то, что приводит в движение всю систему. До начала 1900-х годов буровое оборудование вращалось с помощью домашнего скота и деревянного колеса, но теперь вращающееся оборудование приводится в движение поворотным столом, который соединен с полым стержнем квадратной формы, называемым Келли.
С бурильной трубой Келли соединена утяжеленная бурильная труба, которая оказывает давление и вес на буровое долото, заставляя его бурить породу и отложения. Заглушкой бурильной колонны является буровое долото, а в процессе бурения используется буровой раствор, который помогает обеспечить плавучесть бурильной колонны, смазывает процесс бурения и удаляет шлам из ствола скважины.
Сверла
Типы сверл
Существует несколько различных типов сверл. Вращающиеся долота со стальными зубьями являются наиболее распространенными типами сверл, а вставные долота представляют собой долота со стальными зубьями и вставками из карбида вольфрама. В компактных битах с поликристаллическим алмазом используются синтетические алмазы, прикрепленные к карбидным вставкам. Алмазные долота в 40-50 раз прочнее стальных, в них имплантированы промышленные алмазы для сверления чрезвычайно твердых поверхностей. Кроме того, существуют гибриды этих типов сверл для решения конкретных задач бурения.
Для разных результатов также используются различные конструкции бурения, в том числе колонковые долота, которые собирают керн пласта для каротажа скважин; фрезы, которые помогают удалять шлам из скважины; и долота «рыбий хвост», которые увеличивают отверстие над буровым долотом.