Файл: Куличихин Н.И. Разведочное бурение учебник.pdf

На рис. 57 показан легкий станок для подземного бурения с диф­ ференциальной винтовой подачей и приводом от пневматического двигателя, установленный в подземной выработке на распорных колонках. Он может бурить скважины под любым углом. Вместо лебедки имеется пневматический экстрактор, шток которого,

Рис. 57. Буровой станок с дифференциальной винтовой подачей и штанго-

извлекателем для подземного бурения.

1 — коронка; 2 — бурильная труба; 3 — зажимной патрон; 4 — пусковое устройство вра­ щателя; 5 — указатель осевого усилия; в — штурвал регулятора подачи; 7 — шпиндель винтовой; 8 — шланг водяной; 9 — буровой промывочный сальник; 10 — пневматический шлангоизвлекатель; 11 — шланг для сжатого воздуха; 12 — распорные колонки; 13 — трубозахватчик; 14 — автоматическая масленка; 15 — выкидной шланг; 16 — глушитель;

17 — кран управления штангоизвлекателем.

передвигаемый под давлением сжатого воздуха, при помощи специаль­ ного захвата извлекает из скважины или заталкивает в нее буровой снаряд. Управляется экстрактор распределительным краном.

§ 5. ЗАЖИМНЫЕ ПАТРОНЫ СТАНКОВ КОЛОНКОВОГО БУРЕНИЯ

Основным приспособлением для надежного крепления ведущей (рабочей) трубы является зажимной патрон (или два патрона), ко­ торый передает от шпинделя вращателя бурильной колонне осевое усилие и крутящий момент.

До последнего времени применялись механические зажимные патроны, которые закреплялись и раскреплялись вручную.

Теперь для крепления рабочей трубы часто применяют пружинно­ гидравлические патроны.

Зажимной механический патрон показан на рис. 58, а. Закрепление бурильной трубы осуществляется кулачками 7

и 8. Патроны комплектуются несколькими парами зажимных ку^- лачков для крепления бурильных труб разного диаметра. Насечка (резьба) на рабочей части кулачка 7 правая, а кулачка 8 левая, она предотвращает возможность проворота и проскальзывания ведущей штанги в кулачках патрона. Кулачки изготовляются из инструментальной стали; рабочая поверхность нарезанной части ку­ лачка после закалки должна иметь твердость 50—56 RC.

Ход шпинделя станков невелик (не более 600—700 мм). При проходке мягких пород механическая скорость бурения достигает 15—20 м/ч и более, в связи с чем процесс бурения часто приходится прерывать для подъема шпинделя.

Чем больше скорость бурения, тем больше затрата времени на перекрепление патронов. Для устранения этих потерь в комплект станков входит ведущая штанга для бурения с подачей инструмента с барабана лебедки.

Для вращения ведущей штанги применяется специальный пат­ рон с трехгранным отверстием, который навинчивается на верхний конец шпинделя (см. рис. 58, б). Нижний шарнирный патрон заменя­ ется при этом направляющим патроном с круглым отверстием, ко­ торый направляет и сдерживает радиальное биение нижнего конца ведущей штанги.

Верхняя часть трехгранной штанги соединяется с вертлюгомсальником при помощи левого переводника. Нижняя часть штанги соединена с колонной бурильных труб.

Подача инструмента на забой по мере углубления регулируется тормозом спуска. Величина осевой нагрузки на забой контроли­ руется динамометром, установленным на неподвижном конце талевого каната (см. рис. 27).

Перейдем к описанию пружинно-гидравлического патрона (рис. 58,б), которым часто оснащаются современные станки (см. рис. 48, 49, 52, 54). Шпиндель 1 пружинно-гидравлического патрона соединен со шпинделем 10 вращателя при помощи прямоугольной резьбы, которая передает осевые усилия, и шлицевой муфты 9, передающей крутящий момент. Такое комбинированное соединение предотвращает затяжку по резьбе.

Ведущая труба зажимается четырьмя кулачками 7 с помощью тарельчатых пружин 2, передающих осевое усилие через клиновые соединения. Разжимаются кулачки усилием гидравлического да­ вления.

Гидравлический цилиндр 3 патрона установлен на фланце 11 траверсы вращателя и соединен маслопроводом с краном управления. При повышении давления в цилиндре поршень 4 через упорный

механического патрона и шпинделем вращателя установлена цент­ рирующая втулка.

Для работы ведущей трехгранной штангой с подачей от лебедки к нижнему патрону предусматриваются специальные кулачки.

производится с промывкой скважин технической водой или глини­ стым раствором.

Для промывки геологоразведочных скважин обычно применяют два типа насосов: а) поршневые двойного действия, двухцилиндро­ вые и б) плунжерные, одинарного (простого) действия, двухили трехцилиндровые.

П р и н ц и п д е й с т в и я п о р ш н е г о н а с о с а (рис. 59). При вращении шкива 1 приводятся во вращательное движение зубчатые колеса 2 и 3; последнее при помощи коленчатого вала при­ водит в возвратно-поступательное движение шатун 4, крейцкопф 5, шток 6 и поршень 7. Цилиндр 8 сообщается с камерами всасывания и нагнетания, которые отделены от цилиндра соответствующими кла­ панами. При движении поршня вправо всасывающий клапан 9 откроется, а нагнетательный клапан 10 закроется, и в левую полость цилиндра произойдет всасывание жидкости через храпок (фильтр) 11 с приемным клапаном 12 и всасывающий шланг 13. В правой полости

Рис. 59. Схема поршневого насоса.

цилиндра происходит нагнетание жидкости через напорный клапан 14 при закрытом (всасывающем) клапане 15. При движении поршня вле­ во в правой части цилиндра произойдет всасывание жидкости (кла­ пан 15 откроется, а клапан 14 закроется), а в левой — нагнетание через открытый клапан 10 при закрытом клапане 9. За один оборот коленчатого вала поршень совершает два хода и, следовательно, всасывание и нагнетание жидкости повторяется по 2 раза, поэтому такие насосы называются насосами двойного действия. При нагне­ тании жидкость проходит через клапаны 10 и 14 в камеру нагнета­ ния, откуда проходит через нижнюю полость воздушного колпака 16 с манометром 17 и предохранительным клапаном 18 в напорную магистраль 19.

Опишем более подробно буровой насос типа ГР-16/40, приме­ няемый в колонковом бурении.

На рис. 60 изображены общий вид и разрез насоса ГР-16/40. Насос ГР-16/40 отличается от других геологоразведочных на­ сосов наличием бесступенчатого механизма регулирования подачи, позволяющего плавно (от 32 до 267 л/мин) менять производитель­

ность на ходу под нагрузкой.

Рис. 60. Насос ГР-16/40.

Применение принудительной смазки, замена подшипников сколь­ жения подшипниками качения, применение износостойкости мате­ риалов позволили повысить срок службы деталей насоса ГР-16/40 в два—три раза по сравнению с насосом НГР-250/50.

Насос ГР-16/40 состоит из гидравлического и приводного бло­ ков, закрепленных на общих салазках. Электродвигатель установ­ лен непосредственно на насосе.

Гидравлический блок имеет два цилиндра, полости которых заканчиваются всасывающими и нагнетательными камерами с та­ рельчатыми клапанами и мягким уплотнением на седлах.

Сменные цилиндровые втулки предохраняют гидроблок от вред­ ного воздействия промывочной жидкости, несущей частицы песка.

На гидроблоке монтируется: задвижка, демпфер, предохрани­ тельный клапан, патрубки нагнетательного, всасывающего и слив­ ного шлангов.

Задвижка служит для слива жидкости в момент запуска и оста­ новки насоса, а также для слива жидкости в момент срабатывания предохранительного клапана. К корпусу задвижки крепится рукав для слива жидкости.

Демпфер предназначен для предохранения манометра от прежде­ временного выхода из строя. Во время работы насоса перекачива­ емая жидкость давит на резиновую диафрагму демпфера, которая передает давление на масло, залитое в его полость, и далее через обратный шариковый клапан или щель под запорным винтом — на манометр.

Предохранительный клапан, установленный в задней стенке корпуса гидроблока, служит для предотвращения поломок в насосе. Шток предохранительного клапана при увеличении давления до 45 кгс/см2 срезает чеку, изготовленную из калиброванной проволоки, соединяя при этом нагнетательную линию со сливом.

Приводной блок состоит из бесступенчатого механизма регули­ рования, двух шатунов с крейцкопфом, принудительной системы смазки с плунжерным маслонасосом. Электродвигатель установлен на кронштейне. Натяжение ремней осуществляется двумя регулиро­ вочными винтами.

Производительность насоса изменяется штурвалом, установлен­ ным на противоположной от шкива стороне вала.

Характеристика буровых насосов для колонкового бурения при­ ведена в табл. 19.

Производительность поршневого насоса определяется по формуле

поршня в дм; п — число двойных ходов поршня (взад и вперед) или

тем большим, чем меньше высота всасывания и чем лучше действуют клапаны.

Высота всасывания, особенно при промывке скважин глинистым раствором, должна быть по возможности меньше.