Техническая характеристика станков вращательного (шнекового) бурения

Станки

Показатели СБР-125 СБР-160

Диаметр скважины, мм................................110 160

Глубина скважины, м...................................24 32

Осевое давление на долото, тс....................до 1 до 4

Скорость вращения бурового

инструмента, об/мин.................................... 50-300 50-200

Мощность двигателя, кВт...........................15 40

Угол наклона скважины, град.....................90-60 90-60

Скорость передвижения станка, км/ч........0,8 1,6

Вес станка, т................................................... 2 10

Коэффициент крепости по М.М.

Протодьяконову............................................ до 5 до 6

Шарошечное бурение скважин

Шарошечное бурение является одним из наиболее совершен­ных и перспективных способов механического бурения скважин в породах средней и боль­шой крепости. Производи­тельность станков шаро­шечного бурения ,в 3—5 раз выше, чем станков ударно-канатного бурения, и дости­гает 20—40 м в смену в гор­ных породах крепостью f = 12—16. При бурении ме­нее крепких пород произ­водительность шарошечных станков возрастает до 100 м в смену и более. Горная порода при шарошечном бурении разрушается шарошечными долотами, представляющими собой кон­струкцию, сваренную из двух-трех лап, на консоль­ных осях которых вращаются конусообразные шарошки (рис. 99). На поверхности шарошек имеется несколько рядов зубцов. При вращении долота шарошки перекаты­ваются по забою скважины

и зубцами разрушают породу. Механизм разрушения породы при шарошечном бурении весьма сложный и совмещает в себе прин­цип ударного и вращательного бурения.

Рис. 100. Шарошечный буровой станок БАШ-250:

1 — ходовая часть; 2 — ротор о приводом; 3 — мачта; 4 — пылеулав­ливающее устройство; 5 — гидродомкрат; 6 —кабины управления; 7 — кабина для компрессоров.

На карьерах обычно применяют трехшарошечные долота. При бурении скважин в крепких породах они реже выходят из строя, хотя скорость бурения ими ниже, чем двухшарошечными долотами. Если зубья шарошек выполнены из одного материала с шарошкой,

то долото называется зубчатым, если зубья выполнены из запрессованых или запаянных вставок твердого сплава, — штыревым. Зубчатые долота применяют в более мягких породах, штыревые — и породах средней и выше средней крепости. При этом с увеличе­нном крепости пород зубья шарошек делают более мелкими.

Станки шарошечного бурения разделяют на две основные группы: Ц1ГКОГО типа весом до 40 т, приспособленные для бурения скважин диаметром 150—220 мм в породах крепостью б—10; тяжелого типа носом от 40 до 120 т, приспособленные для бурения скважин диа­метром 220—320 мм в породах крепостью 10—18.

К станкам легкого типа относятся станки 1СБШ-160, БСШ, БСШ-1М, БСП1-2М и др., тяжелого типа — станки БС1П-200, 2СШН-200, БАШ-250 (рис. 100), СБШ-250 и СБШ-320.

На рудных карьерах, отличающихся большой крепостью раз­рабатываемых пород, применяются главным образом шарошечные станки тяжелого типа (табл. 10).

Таблица 10

Техническая характеристика станков шарошечного бурения

Показатели Станки

БСШ-200 2СБШ-200 БАШ-250 СБЖ-259

Диаметр скважины, мм................................................. 190, 214 214 243, 269 243, 269

Глубина бурения, м....................................................... 24 32 27,5 32

Максимальное осевое давление на долото, тс............ до 22 до 22 40 30

Скорость вращения долота, м/с................................... 60-300 60-300 30-300 81, 157

Угол наклона скважины, град...................................... 90 90 90 90-60

Мощность двигателя, кВт............................................. 253 300 274,5 322

Расход воздуха для очистки скважины, м³/сек........... 20 20 30,9 18

Скорость передвижения станка, км/ч.......................... 0,7 0,6 0,75 0,75

Вес станка, т................................................................... 45 45 50 55

Коэффициент крепости по М.М. Протодьяконову.... 6-14 6-14 12-18 10-16

Скорость бурения скважин шарошечными станками зависит от режима бурения: осевого давления на долото, скорости вращения долота и скорости удаления буровой мелочи из скважины.

Осевое давление обеспечивает внедрение долота в разбуриваемую породу. С увеличением крепости пород и диаметра скважины вели­чина осевого давления должна увеличиваться:

F=(6-7) f D, кгс, (99)

где F — осевое давление на долото, кгс;

f — коэффициент крепости породы по шкале проф. М. М. Протодьяконова;

D — номинальный диаметр долота, мм.

Современные шарошечные станки тяжелого типа развивают осевое давление до 30—60 тс.

При увеличении осевого давления скорость бурения резко воз­растает, но вместе с этим снижается стойкость долота — быстро выходят из строя в основном опоры шарошек.

Скорость вращения долота в зависимости от крепости пород, изменяется в пределах 50—300 об/мин. С увеличением скорости вращения долота скорость бурения повышается, но одновременно-резко снижается стойкость зубьев шарошек. Поэтому обычно ско­рость вращения долота принимают не более 150 об/мин, а в крепких абразивных породах, при бурении которых быстро изнашиваются зубья шарошек, скорость вращения долота снижается до 50— 100 об/мин.

При большей скорости вращения долота усиливается вибрация бурового станка, что приводит к частым поломкам станка и ухуд­шает условия его обслуживания.

Удаление буровой мелочи из скважин и охлаждение долота в процессе бурения производится сжатым воздухом или воздушно-водяной смесью. С увеличением скорости удаления буровой мелочи: скорость бурения и стойкость долота повышаются. Для эффектив­ного удаления буровой мелочи, не допуская ее перемалывания, необходимо создать скорость воздушного потока 18—20 м/сек,

что обеспечивается одним или несколькими компрессорами произ­водительностью от 9 до 25 м³/мин. Расход воды составляет примерно 30—40 л/мин.

В зависимости от крепости пород скорость бурения скважин шарошечными станками изменяется от 2 до 20 м/ч и более, стой­кость долот — от 100 до 1000 м скважин и более (табл. 11).

Таблица 11

Скорость бурения и стойкость шарошечных долот (по Б. А. Симкину)

К достоинствам шарошечного способа бурения скважин отно­сятся: высокая производительность бурения в породах средней

и большой крепости; возможность бурения вертикальных и наклон­ных скважин; непрерывность процесса бурения, обеспечивающая возможность его автоматизации.

Недостатками шарошечного бурения являются большой вес буровых станков, низкая стойкость и высокая стоимость шарошеч­ных долот.

Ударно-вращательное бурение скважин

Ударно-вращательное бурение скважин станками с погружными пневмоударниками широко применяется в последние годы при раз­работке крепких трещиноватых пород. Производительность при этом способе бурения в 2—4 раза выше по сравнению с ударно-канатным и достигает в крепких породах 10—12 м в смену.

Пневмоударник снабжен буровой коронкой, погружающейся в процессе бурения в скважину. Во время бурения пневмоударник находится у забоя скважины и, вращаясь вместе с коронкой, на­носит удары по ее хвостовику. Порода разрушается в момент нане­сения удара по коронке и в интервалах между ударами за счет ска­лывания лезвиями вращающейся коронки. Пневмоударник вместе с коронкой вращается через колонну штанг от электродвигателя, расположенного на буровом станке (рис. 101). Независимость ра­боты ударного и вращательного механизмов является основной особенностью станков пневмоударного бурения.

Современные станки с погружными пневмоударниками приспо­соблены для бурения вертикальных, горизонтальных и наклонных скважин диаметром 100—250 мм и глубиной до 40 м в породах средней и большой крепости (табл. 12).

Таблица 12