Файл: Ребрик Б.М. Вибрационное бурение скважин.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.06.2024

Просмотров: 112

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

в г. Ярославле). Линия регрессии достаточно хорошо апрокснмнруется выражением вида

tc = 7,0 -|- 0,87Я.

(153)

В выражении (139) коэффициент а представляет собой вре­ мя (в мин), затрачиваемое на операции, продолжительность которых не зависит от глубины скважины (очистка зондов; раз-

і с,мин

Рис. 28. Зависимость затрат времени на спуско-подъемные операции от глубины скважины при ударно-вибрационном бурении агрегатом АВБ1М:

У—линейная апроксимация линии регрессии; 2 — возможные вари­ анты аналитического вида линейной функции i c = f { H ) .

борка грунтоноса, извлечение из него монолита; сборка грун­ тоноса; присоединение первой бурильной трубы к вибромолоту и т. д.). Численная величина его зависит главным образом от двух факторов: технологических особенностей работы буровой

бригады и назначения скважины. При

работе

бригады

двумя

зондами, а также когда из скважины

не требуется отбирать

монолиты, коэффициент а будет весьма

мал

(не более

1 мин)

Ti может приниматься равным нулю; при работе одним зондом, но без отбора монолитов — в пределах 7—13 мин; при работе одним зондом и с отбором из скважин монолитов — в пределах 15—25 мин. Коэффициент b представляет собой время, отнесен­ ное к единице длины скважины (мин/м). Его численная вели-

76

-чина зависит от производственных навыков буровой бригады, технического состояния используемого инструмента и степени механизации спуско-подъемных операций. Выделим три значе­

ния коэффициента Ь: 0,5;

1 и 2. Первое его значение характери­

зует

высокую степень

механизации

спуско-подъемных

опера­

ций,

значительную

скорость подъема

инструмента и

высокую

квалификацию

буровой

брига­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ды; второе

— отсутствие

при­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

способлений

для

механизации

 

 

 

 

 

 

 

 

 

спуско-подъемных

операций,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

но высокую квалификацию

бу­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ровой

бригады;

 

третье — срав­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нительно

низкую

квалифика­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

цию буровой бригады и невы-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-сокую скорость

 

подъема

 

ин­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

струмента

 

(менее

0,5

м/мин).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Различные

 

сочетания

указан­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ных

 

значений

коэффициентов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а и b охватывают практически

 

 

 

 

 

 

 

 

 

все

возможные

 

случаи

изме­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нения затрат времени на спу­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ско-подъемные

операции

 

при

 

 

 

 

 

 

 

 

 

увеличении

глубины

скважи­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ны,

которые

могут встретиться

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в производстве.

исходных

дан­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

качестве

Рис. 29. Зависимость рейсовой скоро­

ных

для

проверки

теоретиче­

ской

зависимости

(152)

были

сти

вибробуреиия

агрегатом

АВБ2М

от

глубины

скважины при

бурении

приняты

осредненные

условия

лёссовидных

суглинков

и

глин

в

бурения

 

(диаметр

скважин

районе

г. Полтавы

(график

построен

127

 

мм,

 

глубина

 

сква­

по

материалам хронометражных

на­

жин— для

 

выбора fa

и

Ru

 

блюдений

Б. В. Цынского).

 

 

 

 

 

 

 

разбуриваемые

ш

вычисления

 

веса

 

инструмента •—7 м,

грунты — глины

и суглинки тугопластичной консистенции,

Вк=

= 0,3;

/н = 4300

кгс/см2;

 

/?п=320 000

кгс/см2;

&і=0,75;

k2 =

= 0,8). /1^0,315; 5^0,15;

Сі = 0,62.

Значения коэффициентов а

и Ь были приняты соответственно равными 7,0 и 0,87.

 

В каче­

стве длин рейсов были взяты средние величины погружения на­

конечника для каждого интервала глубины скважины.

рассмат­

Полученная расчетная зависимость vp= f ( H ) для

риваемого случая изображена на рис. 27 (кривая 2).

Сравне­

ние кривых 1 и 2 показывает, что за исключением начальных интервалов бурения теоретическая кривая совпадает с линией регрессии, построенной по опытным данным. Следовательно, выражение (152) может быть использовано для расчета опти­ мальной длины рейса.

На рис. 29 представлены графики зависимости рейсовой ско­ рости вибробурения от глубины скважин (построенные, для каж­


дой скважины). В целом графики аналогичны корреляционно­ му графику, представленному на рис. 27. Характер графиков показывает, что аппарат случайных процессов может быть при­ менен для изучения не только механической, но и рейсовой ско­ рости бурения.

Исследование оптимальной длины рейса при вибробурении

Аналитическое

выражение для оптимальной

длины рейса

при ударно-вибрационном бурении L0пт может

быть представ­

лено формулой

 

 

 

 

 

1

 

Сі

1 ВСХу Н АСг у н І 0пт

 

+ АС\ у Н

In

1—ВСгуТГ АСг Ѵ н~L0

А-

1всг у н

Это выражение можно решить графически для трех харак­ терных случаев ударно-вибрационного бурения, которые условно, названы облегченными, средними и тяжелыми условиями. Ха­ рактеристика этих условий дана в табл. 7.

Т а б л и ц а 7

 

 

Х а р а к т е р и с т и к а у с л о в и й в и б р о б у р е н и я с к в а ж и н

 

Условия

 

 

 

 

Значение

Условный

 

Коэффициенты

 

 

 

 

 

 

 

 

Название грунтов

коэффици­

диаметр

 

 

 

бурения

ента кон­

наконеч­

А

в

с,

скважин

 

 

 

 

систенции

ника» мм

Облег­

Связные

глини­

0,5

108

0,20

0,10

0,20.

ченные

стые грунты мягко­

 

 

 

 

 

 

пластичной

конси­

 

 

 

 

 

 

стенции

 

 

 

 

 

 

 

Средние

То

же,

тугопла­

0,2

127

0,39

0,16

0,52

 

стичной

и полу­

 

 

 

 

 

 

твердой

консистен­

 

 

 

 

 

 

ции

 

 

 

 

 

 

 

 

Тяжелые

То

же,

твердой

0,0

168

1,15

0,31

0,60

консистенции

График зависимости Lom от Н представлен на рис. 30.

С целью проверки разработанных рекомендаций по выбору оптимальной длины рейса при вибробурении на одной из пло­ щадок в районе г. Ярославля, сложенной моренными глинами

78


и суглинками, вибромолотом ВБ7 были пробурены две одно­ типные скважины, одна из которых проходилась по ранее уста­ новленной технологии, а вторая — по новой, т. е. с оптимальной длиной рейса. Вторая скважина, проходившаяся рейсами оп-

Рис. 30. Зависимость оптимальной длины рейса при ударно-вибрационном бурении от глубины скважины при различных коэффициентах линейной функции затрат времени на спуско-подъемные операции и для различных условий проходки:

/ — облегченные; 2 — средние; 3 — тяжелые условия.

тималыюй длины, была пробурена на 10 мин быстрее первой, хотя число рейсов во втором случае было больше, чем в перзом.


ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ВИБРОБУРЕНИЯ

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВИБРОБУРЕНИЯ В ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ПРАКТИКЕ

Благодаря организации серийного выпуска вибрационных машин с каждым годом увеличиваются объемы вибробурения, расширяется сфера его применения, улучшаются технико-эконо­ мические показатели. На рис. 31 приведена диаграмма, наглядно иллюстрирующая рост ежегодных объемов вибробурения за по­ следние 17 лет.

В 1972 г. вибрационное бурение, вибропогружение и вибро­

извлечение обсадных труб применяли около 100

организаций.

Объем вибробурения в 1971 г. составил более

400 тыс. м (в

1965 г. — 260 тыс. м). Общий объем вибробурения,

выполненный

за последние 15 лет, составляет 3,5 млн. м.

 

Наиболее широко вибробурение освоили организации, произ­

водящие инженерные изыскания в строительстве. Особые успехи в применении вибробурения достигнуты в Мосгоргеотресте. Эта организация использует вибробурение в промышленном мас­ штабе с 1955 г. Большие объемы вибробурения выполняют так­ же Мосинжпроект, БелГИИЗ, Эстонпроект, ГорьковТИСИЗ, Ленгипроводхоз, Гидропроект и другие организации.

В табл. 8 приведены данные об объемах применения и про­ изводительности различных способов бурения, в том числе внбробурения, при инженерных изысканиях в строительстве. Эти данные свидетельствуют о том, что самая высокая производи­ тельность получена при вибробурении.

Вибрационное бурение все шире начинает использоваться и в практике геологоразведочных работ. В Центрально-Казах­ станском геологическом управлении оно освоено для целей глу­ бинной металлометрической съемки при поисках и разведке рос­ сыпных месторождений золота. За период с 1962 г. здесь про­ бурено более 200 тыс. м скважин. С 1969 г. вибрационное буре-

80

ние геологоразведочных скважин начали

внедрять и на Урале.

В 1970 г. было пробурено 3,5 тыс.

м скважин,

в

1971

г.—

6 тыс. м, в 1972 г.— 15 тыс. м. За

счет

внедрения

вибрацион­

ного бурения при разведке россыпных месторождений,

место­

рождений строительных материалов

и других

производитель­

ность труда повышается в 2—3 раза, а стоимость работ

сни­

жается в 1,5 раза.

 

 

 

 

 

ббОтыс.н

1355

/357

/353

 

/361

/363

/365

/967

/969

/972

/956

/958

/960

/962

/966

/366

/366

 

/970

 

 

 

 

 

Годы

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 31.

 

Диаграмма

роста

объемов

 

вибробурення,

 

выполненных

 

 

 

 

 

 

в СССР.

 

 

 

 

 

 

Для производства вибробурения в отечественной практике используют примерно 10 типов виброустановок (агрегатов) и 15 типов вибропогружателей. Наиболее широко применяются виброагрегаты АВБ2М с вибромолотом ВБ7. Из других виброустановок применяются ПВВК-8, БУВ-1Б, БУЛИЗ-15, ВБУ-ГАЗ-63, ВБУ-ЗИЛ-131, АВБ1М, СВБУ-ЛГВХ, СБУЭМ- 150-ЗИВ, СВА-2, ВУД-25, СВУ-55. В качестве вибропогружате­ лей на указанных установках используют встроенные виброма­ шины либо специально придаваемые (ВПМ-1, ВБЛ-ЗА, БТ-9, ВГ-6, ВГ-8, ВО-10, и др.).

si


Объемы применения и производительность

Объем буре

Способ бурения

 

 

 

 

 

 

 

 

19G3

196*1

 

1965

1967

1969

1970

1971

1963

Ручной ударно-вращательный 7 9 9

1 4 0 0

 

1 4 4 0

1 5 8 0

1 4 3 2

1 2 6 0

1 3 0 0

3 8 , 0

-Ударно-канатный кольцевым

7 3 5

 

9 0 3

1 1 5 6

1 1 9 0

ИЗО

1 3 7 0

 

забоем

 

 

 

 

 

 

 

 

с промывкой или

 

 

 

 

 

190

2 2 0

 

продувкой

 

 

 

 

 

 

 

 

Колонковый

 

 

 

 

 

 

 

 

всухую

5 6 0

 

6 5 4

8 8 6

1 2 0 6

7 1 0

8 2 0

 

.Медленновращательный

 

 

 

 

 

4 3 0

5 8 0

 

1311

 

 

 

 

 

 

 

6 2 , 0

Шнековый

4 9 0

1

5 9 4

8 4 4

744

7 8 0

8 0 0

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

Вибрационный

210

 

2 0 8

2 8 0

3 9 0

3 7 0

4 4 0

 

Роторный

3 5

 

131

7 6

2 4

20

4 0

 

•Ударно-канатный сплошным

7 0

 

4 2

4 5

4 6

5 0

100

 

забоем

 

 

 

 

 

 

 

 

РАЗВИТИЕ ВИБРАЦИОННОГО СПОСОБА БУРЕНИЯ НЕГЛУБОКИХ СКВАЖИН

В ЗАРУБЕЖНОЙ ПРАКТИКЕ

Общая теория колебаний зарубежными учеными разрабо­ тана достаточно подробно, о, чем свидетельствует ряд переве­ денных на русский язык и изданных в СССР книг [13, 43, 80, 85 и др.]. Но практическое приложение этой теории для целей погружения в грунты различных элементов, а также бурения скважин в зарубежной литературе по существу не освещено.

В последние годы в ряде зарубежных публикаций появились сообщения об использовании вибрационных устройств для по­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

3

различных способов

бурения

 

 

 

 

 

 

организаций,Число

способприменявших г.1971вбурения

имя за

год

 

 

 

 

Средняя производительность,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о/

 

 

 

 

 

 

 

м/смену

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 964

1965

1967

1969

1970

1971

1964

1965

1967

1969

1971

 

 

4 0 , 0

3 6 , 0

3 2 , 4

2 8 , 5

2 5 , 5

2 3 , 0

5 , 0

6 , 0

1 1 ,3

1 3 ,1

1 2 ,2

 

153

2 1 , 0

2 3 , 0

2 3 , 7

2 3 , 6

2 2 , 8

2 4 ,1

1 2 ,0

1 0 ,2

1 2 ,2

1 4 ,0

1 5 ,4

 

108

 

 

 

 

3 , 8

3 , 9

 

 

 

 

4 , 3

 

4 9

1 6 ,0

1 6 ,0

1 8 ,2

2 4 , 0

1 4 ,4

1 4 ,5

7 , 0

7 , 4

1 0 ,1

1 2 ,7

1 3 ,5

 

9 6

 

 

 

 

8 , 7

1 0 ,2

 

 

 

 

2 0 , 7

 

4 0

1 4 ,0

1 6 , 0

1 7 ,3

1 4 ,8

1 5 ,8

1 4 ,1

1 6 ,0

1 6 ,4

2 0 , 0

1 9 ,3

2 7 , 6

 

9 9

6 , 0

5 , 0

5 , 8

7 , 7

7 , 6

7 , 8

3 0 , 0

3 2 , 0

3 4 , 0

3 3 , 9

3 4 , 6

 

4 9

1 , 0

3 , 0

1 , 6

0 , 5

0 , 4

0 , 7

7 , 0

5 , 0

6 , 0

6 , 5

8 , 9

 

2 6

 

 

2 , 0

1 , 0

1 ,0

0 , 9

1 ,0

1 , 7

2 , 5

2 , 0

2 , 7

2 , 8

3 , 3

 

3 3

 

 

 

гружения в грунт различных элементов и в том числе для бу­ рения неглубоких скважин в рыхлых грунтах. Эти сообще­ ния свидетельствуют о возросшем интересе зарубежных спе­ циалистов к этому сравнительно молодому, но весьма эффективному способу производства работ.

Обзор современного состояния развития вибрационной тех­ ники за рубежом и в СССР дан в работе Иссона [109]. Следует отметить, что достаточно полного анализа нашей вибрационной

техники в

этой работе не приводится. Автор указывает,^

что

за основу

развития свайной вибротехники в СССР и европейских

странах принята частота вибрации от 6 до 60 колебаний в

1 с,

в США — 200 колебаний в 1 с.

 

«2

83