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

для прохода труб. Такая вибромашина при помощи специальных зажимных устройств может присоединяться в любом месте ко­ лонны, сохраняя доступ к забою скважины открытым. Торцовые вибромашины могут присоединяться только на верхнем конце труб, для чего в их конструкции предусматриваются специаль­ ные наголовники замкового или резьбового типа.

Все вибромашины разделяются на две группы: поверхност­ ные и погружные. Погружные вибромашины, называемые виброснарядами, представляют собою вибровозбудители или виб­ ромолоты, вмонтированные внутрь трубы определенного раз­ мера. Поверхностные вибромашины имеют ограниченную об­ ласть применения, так как энергию колебаний они передают породоразрушающему инструменту через связующий элемент — колонну труб. Сфера применения виброснарядов по глубине бурения намного шире, поскольку они располагаются вблизи породоразрушающего инструмента, и потеря энергии при ее пе­

дачей инструменту наряду с вибрационным вращательного дви­ жения — ЛГИ-1; ЛГИ-2; внбровозбудитель с передачей вращения дебалансам от двига­

теля при помощи гибкого вала •—БТ-6, ВДШ-1;

погружной вибровозбудитель ВП-8 Гидропроекта; погружные виброгрейферы ПВ-1, ПВ-2, ПВ-ЗП, ПВ-4П

ВНИИГСа; вибромолоты с одновальным вибровозбудителем и жестким

встроенным креплением двигателя на ударной плите — вибро­ молоты типа ВМГ;

вибромолоты с двухвальным вибровозбудителем и жестким встроенным креплением электродвигателя на ударной плите — С-833, С-402, вибромолоты типа ВГ, С-834, С-835, вибромолоты типа ВМ, ВМ-56;

беспружинные вибромолоты В-500, ВБ-7, ВГ-6, ВГ-8 ; вибромолоты с приводом от гибкого вала ГТВБ-3, ВМГУ, од-

89

новальный вибромолот к буровой установке БУЛИЗ-15 и к уста­ новке для забивки заземлений Энергосетьпроекта;

вибромолот с приводом от шестигранной штанги — вибромо­ лот к установке БУВ-1Б;

механический двухвальный вибромолот с системой клиноре­ менных передач — вибромолот Гидропроекта с вынесенным дви­ гателем и навесной вибромолот ПНИИИСа к буровой уста­ новке УГБ-50А;

погружной ударио-вибрацйониый снаряд ВУ-2 Гндропроекта, виброжелонка ВЖ-150.

Из числа названных вибромашин горловую конструкцию имеют: ЭВМ-2, ВО-6, ВО-Ю, ВО-14, ВГ, С-835, ВГ-6, ВГ-8, виб­ ромолот к установке БУВ-1Б, механический вибромолот Гид­ ропроекта. Краткое описание некоторых конструкций вибро­ машин приводится ниже.

РАЦИОНАЛЬНАЯ КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА ВИБРОМАШИНЫ ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Основные требования, которые должны быть положены в ос­ нову создания и использования вибропогружателей, предна­ значенных для бурения скважин при геологоразведочных рабо­ тах на небольшую глубину и инженерно-геологических изыска­ ниях, состоят в следующем.

1. Основной объем бурения для этих целей составляют сква­ жины глубиной до 30 м (преимущественно до 15 м), проходи­ мые в нескальных грунтах. Для геологического описания и от­

объектом изучения при инженерных изысканиях, отличаются крайней неоднородностью. Глинистые их разновидности эффек­ тивно проходятся ударно-вибрационным способом, песчаные — вибрационным. Вибропогружатель должен обеспечитвать про­ ходку скважины как вибрационным, так и ударно-вибрацион­ ным способами с заменой одного способа другим.

3. Выбранная схема вибропогружателя должна обеспечить возможность реализации режимов с большой энергией единич­ ного удара, что необходимо для преодоления встречающихся прослоев плотных грунтов, мелкой гальки >ит. д.

4. Значительное число скважин имеет небольшую глубину (2—3 м). Время, затрачиваемое на бурение таких скважин, должно быть минимальным. Вибропогружатель должен обеспе­ чивать высокую скорость забивки зондов на начальных интер­ валах углубления.

5. Процесс вибробурения сопряжен с опасностью частых прихватов бурового снаряда на забое скважины, при этом усилия, развиваемого лебедкой, как правило, бывает иедоста-

90

точно для его извлечения на поверхность. Вибропогружатель дол­ жен без остановки его работы быстро и достаточно просто пере­ страиваться с режима забивки на режим выбивки.

6. При вибробуренми много времени тратится на спуско­ подъемные операции. Последние должны производиться без снятия вибропогружателя с мачты. Поэтому следует обеспечить свободное вращение бурового инструмента в процессе погруже­ ния и фиксацию подвешенного инструмента.

7. Бурение скважин в рыхлых грунтах часто сопряжено е необходимостью погружения и последующего извлечения об­ садных труб. Наголовник вибропогружателя должен обеспе­ чивать быстрое соединение с обсадной колонной и ее эффек­ тивное погружение и извлечение.

8. Удаленность ремонтных баз требует, чтобы вибропогру­ жатель имел по возможности более простую конструкцию, а его ремонт сводился к замене вышедших из строя узлов и деталей в полевых условиях. Запасные детали и узлы должны либо при­ даваться к вибропогружателю, либо иметь широкое примене­ ние, чтобы их получение не представляло большого труда (по­ следнее особенно относится к электродвигателю).

В настоящее время достаточно полно указанным требова­ ниям удовлетворяет вибропогружатель, выполненный по кон­ структивной схеме беспружинного вибромолота. Беспружинные вибромолоты обеспечивают возможность бурения скважин глу­ биной до 30 м и более наконечниками требуемого диаметра. Аналогичные по параметрам пружинные вибромолоты (ВМГ-7, ВГ-4 и др.) обеспечивают проходку скважин глубиной не более 20—25 м. Беспружинный вибромолот может быть использован как для вибрационной, так и для ударно-вибрационной про­ ходки скважин. Для этого достаточно заменить наголовник (снять ударный патрон). В отличие от пружинного вибромо­ лота и безударного вибропогружателя, режим работы которых мало зависит от внешних условий, в работе беспружинного вибромолота могут реализовываться режимы с большой энер­ гией единичного удара, что дает возможность эффективно прео­ долевать плотные прослои грунта.

Беспружинный вибромолот в отличие от пружинного обес­ печивает особенно высокую скорость погружения наконечников на начальных интервалах углубки, что весьма важно для ин­ женерных изысканий, когда нередко бурят скважины глубиной 3—5 м.

Процесс перестройки беспружинного вибромолота с режи­ ма забивки на режим выбивки весьма прост. Он состоит в подтя­ гивании ударной части лебедкой станка к верхнему ограничи­ телю. Этот процесс занимает доли секунды. Пружинный виб­ ромолот требует значительных затрат времени на пере­ стройку.

Наличие ударного патрона у беспружинного вибромолота

91

При использовании пружинного вибромолота эту проблему ре­

лот имеет достаточно простую конструкцию. В качестве запас­ ных частей к нему, как показывает опыт, необходимо иметь неменее 2—3 подвесок, один ударный патрон и один электродви­ гатель. При таком комплекте запасных частей работоспособность вибромолота гарантируется в течение 1 года.

Указанные эксплуатационные качества беспружинных виб­ ромолотов, несмотря на их большую по сравнению с пружин­ ным энергоемкость и больший вес, обеспечили их практически повсеместное применение.

Пружинные вибромолоты также обладают рядом положи­ тельных качеств. Они гарантируют заданный ударный импульс

корпуса, наголовника, натяжного ролика, электродвигателя и подвесного устройства.

Корпус состоит из стальных плит, скрепленных между со­ бой болтами. Внутри корпуса в четырех двухрядных ролико­ вых сферических подшипниках вращаются два вала с наса­ женными на них дебалансами. Один из валов имеет консоль, на которую насажен шкив. Вращение от одного вала к друго­ му передается посредством шестеренного синхронизатора, раз­ мещенного в масляной ванне.

В результате синфазного вращения двух валов с дебаланса­ ми в противоположные стороны генерируется направленная си­

92