ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.06.2024
Просмотров: 113
Скачиваний: 0
Развитию вибрационного метода проходки скважин в за рубежной практике в немалой степени способствовал ряд пе реведенных на иностранные языки советских публикаций. В со циалистических странах советский опыт использовался более широко; в ряде капиталистических стран этот опыт учитывался, но развитие приобрело специфические особенности, состоящие
.в том, что превалирующее значение приобрели виброустройства с большой частотой колебаний (более 3000 кол/мнн), тогда как вибромолоты по существу не получили развития.
В число социалистических стран, занимающихся вопросами использования виброметода для проходки скважин, входят Че хословакия, Польша, Румыния, ГДР.
Сведения о создании первых вибрационных установок в Че хословацкой Социалистической Республике относятся к 1958— 1960 гг. Известно, что примерно в это время в г. Брно на базе •трехосного автомобиля была разработана виброустановка ВС-ВЗС-1, на которой был использован вибровозбудитель пер воначально конструкции П. Ф. Пальянова, а затем собствен ной конструкции.
Значительное внимание чехословацкие специалисты уделяют вопросам расчета вибромеханизмов и отбора образцов при виб робурении. Отмечая преимущества вибрационного бурения Йозеф Хрди [102] указывает, что оно дает возможность сокра тить практически совершенно ненарушенным макроскопиче ский внешний вид образца и основные его структурные харак теристики, что не может быть обеспечено при использовании какого-либо другого способа бурения.
В Польской Народной Республике вибрационные (ударно-
.вибрационные) механизмы первоначально были разработаны для забивки и извлечения свай и труб (ВС-ЗА, ВС-6 ). В после дующем были созданы вибромолоты ВС-8 В, ВС-9, предназначен ные для неглубокого зондировочиого бурения (до 15 м) в мяг ких породах, для забивки и извлечения заземлений и труб диа метром 50 мм, длиной до 15 м. Приводом вибромолота ВС-8В ■служит установленный на пружинах бензиновый двигатель мощностью 7 л. с. Вибромолот имеет устройство для пере стройки с забивки на выбивку труб. Указанная перестройка занимает не более 15 мин.
В Геопроекте (г. Варшава) на базе вибромолота ВС-8В и самоходного автомобиля разработана виброустановка АВ-1 для бурения неглубоких скважин в мягких породах. Эта установка успешно использовалась р Геопроекте, обеспечивая высокое ка чество геологической документации. Механическая скорость бурения составляет 1,3 м/мин [103].
Адам Германски и Адам Полак [101] сконструировали вибро возбудитель, предназначенный для бурения скважин на глу бину до 10 м в осадочных нескалытых породах. Вибровозбуди тель развивает максимальное вынуждающее усилие 40 000 Н.
:34
'Опытными образцами его, изготовленными в Нефтяном институ те, были пробурены скважины с механической скоростью от 0,05
до 0,5 м/мин.
Особенно интенсивные работы по внедрению вибробуровых установок начаты в последнее время в Социалистической Рес публике Румынии. Об этом, в частности, свидетельствует и зна чительное количество публикаций, на эту тему, появившихся в
румынской периодической печати [99, 104, 106, 107, |
108, |
116]. |
||
По данным Пэунеску, на металлургическом комбинате |
для |
|||
бурения скважин использовался |
внбровозбудитель |
ВЕ-1. Мо- |
||
.мепт его дебалансов изменяется |
от 57 до |
280 кг-см, скорость |
||
вращения дебалансов — от 1000 до 2800 |
об/мин. |
С помощью |
указанного вибровозбудптеля зонды диаметром 80 мм погружа
лись |
на глубину до 16 м, скорость погружения при этом дости |
|||
гала |
6 м/мин. Из других вибровозбудителей |
серии BE |
пред |
|
ставляет |
интерес модель ВЕ-3 с приводной |
мощностью |
1,7— |
|
• 3,5 кВт, |
моментом дебалансов 3,2—35 кг-см |
и весом до |
90— |
150кг.
ВРумынии для производства вибробурения в ряде случаев
используется буровая установка АВБ-3-100. Модель вибратора к этой установке имеет следующие параметры: момент дебалан- •сов 100 кг • см, скорость вращения 980 об/м'ин, мощность дви гателя 4,5 кВт. В последующем была изготовлена модель вибро
погружателя |
(беспружинного |
вибромолота) ѴЕ-3 с |
парамет |
|
рами: моментом дебалансов |
34 |
кг • см, скоростью |
вращения |
|
'900 об/мин, |
мощностью привода |
1,7 кВт и весом 100 |
кг. С на |
званной установкой может быть также использован вибровоз будитель ѴРЕ-1. Он имеет следующие параметры: момент де балансов 240 кг • см, скорость вращения 1100 об/мин, общий вес 700 кг, механическая скорость вибробурения скважин глуби ной от 6 до 12 м составляла (в зависимости от пород и приме няемых наконечников) 0,1—3 м/мин и более [99].
В работе [99] приводится также нормальный ряд вибромо лотов, предназначенных для бурения скважин различной глу бины и диаметра.
В Германской Демократической Республике также начата работа по освоению вибрационного метода проходки скважин. ‘В частности, народным предприятием «Шпециальайзенгитссеран унд Машиненфабрик нормхаузен» на базе автомобиля создана комбинированная буровая установка SKB-50, которая позво ляет проходить скважины несколькими способами, в том числе
ивибрационным.
Вкапиталистических странах работы по внедрению вибро
бурения носят в основном эпизодический характер. Имеются све
дения, что подобные работы проводятся в США, |
Франции, |
||
ФРГ и др. |
вклад в развитие |
вибрационного |
метода в |
Значительный |
|||
'США внес А. Г. |
Бодайн. Последним |
запатентован |
ряд кон |
85
струкций внбромеханизмов различного целевого |
назначения, |
|
в том числе для бурения скважин |
в скальных |
и нескальных |
породах. |
в США занимались также |
|
Исследованиями вибробурения |
И. Е. Сеидерс [ПО—112] и другие исследователи. Для вибро бурения донных морских отложений И. Е. СеНдерсом исполь
зовался |
вибратор |
ВТ-31 с вынуждающим |
усилием |
3420— |
||||
9000 Н, скоростью |
вращения дебалансов 3600 об/мин и |
весом |
||||||
45 кг. |
|
|
|
|
|
фирмой |
||
Для вибробурения на звуковых частотах в США |
||||||||
«Зонико» |
разработай комплекс оборудования. Он |
представ |
||||||
ляет |
собой самоходную установку |
на |
базе |
автомобиля |
с мач |
|||
той, |
внбровозбуднтелем, приводом |
и |
бурильными |
трубами. |
Три опытные впбробуровые установки проходили испытания а районах Колорадо и Нового Орлеана. На двух установках в качестве источника энергии применяют двигатель автомобиля. На третьей установке для этой цели установлен отдельный двигатель. Для привода вибровозбудптеля используют гидро двигатель мощностью 100 л. с. Вибровозбудитель смонтирован на мачте. Его спускают и поднимают с помощью цепной пе редачи. Бурение скважин ведется без вращения снаряда ц промывки. Использован центробежный вибровозбудитель на правленного действия. Пневматический поршневой амортиза тор предохраняет от вибрации корпус вибратора и мачту уста новки. К нижнему концу вибровозбудителя присоединяют бу рильные трубы. Скорость вращения дебалансов может регу
лироваться от 70 до 100 кол/с. Подача инструмента |
осуществ |
||
ляется вручную. Диаметр скважины составляет 95 мм. |
|
||
В США также успешно проводятся работы по использова |
|||
нию вибрационных устройств для извлечения |
обсадных труб |
||
из глубоких скважин. |
устройства |
исполь |
|
В Англии и Голландии вибрационные |
|||
зуются для бурения скважин с морского |
дна. |
Вибрационная- |
установка для этой цели включает в себя два пневматических вибровозбудителя с суммарным вынуждающим усилием около-
80 000 Н. Диаметр бурильной колонны |
составляет |
168,2 |
мм, |
|
максимальная глубина бурения |
30 м. |
Испытания |
установки |
|
дали положительные результаты. |
Установка обеспечила |
эф |
фективную проходку скважин на глубину 12,5—18 м при удов летворительном качестве отбираемых образцов грунта.
Английской фирмой «Калвелд» электрические вибропогру жатели (в частности, BP-Мюллер) успешно используются для погружения и извлечения обсадных труб диаметром до 1,5 м и длиной 18—24 м [100].
Во Франции виброустройства нашли применение для погру жения и извлечения обсадных труб, а также непосредственно для бурения скважин. В частности, фирмой «Лойре» создан специальный агрегат, рабочим механизмом которого служит
86
вибратор «Аутофонсеуз» с проходным отверстием диамет ром 650 мм. Этот вибропогружатель состоит из четырех виброблоков, укрепленных на цилиндрическом корпусе, охватываю щем погружаемый элемент. Каждый блок приводится в дей ствие от гидромотора мощностью 16 л. с. Вибратор может возбуждать как чисто продольные, так и крутильные колеба ния регулируемой частоты (от 160 до 1460 кол/мин) [109]. Был реализован также ряд других предложений по использованию
впброустройств для проходки скважин в рыхлых |
породах [97]. |
||
В ФРГ |
фирмой «Ердбохрер ре Рате» был сконструирован |
||
станок |
с |
погружным пневмомолотом для отбора образцов |
|
грунта. |
Станок оснащен ударным механизмом для |
бурения во |
доносных пород, а также поверхностным пневмомолотом для забивки обсадных труб. Известны и другие виброустройства,
созданные в ФРГ.
Эффективное внедрение в строительство различных вибро погружателей, в частности \М , Ѵ-2 и др., фирмы «Митцубиси», позволяет предполагать, что и в Японии будут начаты работы по использованию виброустройств для бурения скважин [117].
Приведенный краткий анализ зарубежных работ в области использования вибромеханизмов для бурения скважин пока зывает, что интерес, проявляемый к этим устройствам, не яв ляется случайным. Он еще раз подтверждает выводы совет ских специалистов о том, что применение вибромеханизмов повышает производительность труда и снижает стоимость буре ния скважин.
|
ВИБРОМАШИНЫ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ |
|
|
|||
Конструкции и параметры вибромашин, |
предназначенных |
|||||
для буровых работ, значительно отличаются |
друг от |
друга. |
||||
Статический |
момент |
дебалансов |
колеблется от |
0,5 |
до |
|
7,0 кг-м, |
скорость |
вращения |
дебалансов — от |
800 |
до |
2000 об/мин, вес — от 50 до 2000 кг. Такое различие в парамет рах объясняется главным образом тем, что каждая виброма шина предназначена для выполнения определенных задач. В соответствии с этими задачами вибромашины по назначе нию условно можно разделить на две группы:
1) безударные вибропогружатели и вибромолоты малой мощности, предназначенные для бурения скважин в нескальных грунтах; к этой группе относятся вибромашины, имеющие мощ ность двигателей не. более 7 кВт, момент дебалансов до 2,5 кг-м
и вес до 500 кг; 2 ) безударные вибропогружатели и вибромолоты повышен
ной мощности, предназначенные для погружения и извлечения обсадных труб; к этой группе относятся вибромашины, имеющие мощность двигателей до 20 кВт, момент дебалансов до 7,0 кг-м и вес до 2000 кг.
87
Вибромашины для ликвидации аварий в большинстве случаев (за исключением специальных конструкций) не имеют специфи ческих особенностей, которые существенно отличали бы их от вибромашин для бурения. Поэтому вибромашины для ликвида ции аварий в отдельную группу не выделяются.
Вибромеханизмы, используемые для бурения скальных грун тов, как правило, не являются самостоятельными машинами, они входят в виде специальных узлов в вибровращательные уста новки.
Центробеленые вибровозбуднтели состоят из корпуса, внут ри которого размещен один или несколько валов с дебалансами,, и двигателя. В зависимости от количества, взаимного располо жения и соотношения скоростей вращения дебалансов вибро возбудители могут возбуждать: направленные и ненаправлен ные колебания; вертикальные, горизонтальные, крутильные, ком бинированные или какие-либо другие колебания; симметричныеили асимметричные колебания.
Двигатель может присоединяться к корпусу вибровозбуднтеля жестко на пружинах либо вообще выноситься в сторону; в последнем случае крутящий момент передается через гибкий вал либо механическим способом посредством ведущей шести гранной или квадратной штанги. В вибромолотах двигатель может встраиваться непосредственно в корпус ударной части. При упругом или раздельном креплении к корпусу вибровозбу дителя двигатель предохраняется от вредных вибраций и ударов.
Для привода вибромашин обычно используют трехфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Реже применяют бензиновые двигатели, гидро- и пневмодвига тели, а также электродвигатели постоянного тока.
Основным недостатком вибромашин с электрическим приво дом обычного типа является малая продолжительность работы электродвигателей. Быстрый выход из строя электродвигателей обусловлен наличием значительных инерционных нагрузок, недо статочной механической, масло-, влаго- и термостойкостью изо ляции обмоток статора, перетиранием и замыканием выводных концов от обмоток, упругим прогибом вала ротора и др. По этому предпочтительными в качестве привода вибромашин яв ляются виброудароетойкие электродвигатели.
Все вибромашины делятся на две принципиально отличные группы: на безударные вибрационные и ударно-вибрационные (вибромолоты). Вибромолот включает в себя вибровозбудитель, двигатель, наголовник (ограничитель) и пружины со стяжными болтами. Вибромолоты также подразделяются на пружинные и беспружинные.
По способу закрепления на колонне труб вибромашины раз деляются на торцовые и так называемые горловые. В виброма шинах горловой конструкции имеется центральное отверстие
88