Файл: Сооружение высокодебитных водозаборных и дренажных скважин..pdf

иые нагрузки, воспринимаемые ротором при проходке галечниковых и трещиноватых пород, передавались на главный вал и ударные нагрузки разрушающе дейст­ вовали на всю систему передачи.

У модификации УКС-ЗОМ-ОП тот же основной не­ достаток— низкое положение ротора (1,5 м ) —-исклю­ чает возможность вести бурение с обратной промывкой при залегании уровня грунтовых вод на глубине меньше

3 м.

Потребление электроэнергии станком УКС-ЗОМ-ОП в сумме с двумя насосами для подачи воды превышает 50 кВт. Для привода ено необходимы передвижные электростанции мощностью 75—100 кВт или требуется линия электропередачи, что крайне ограничивает при­ менение станка.

Бурение скважин глубиной до 200 м и диаметроам 820 мм надежно обеспечивается модификациями УКС22М, поэтому работы по модификации станка УКС- ЗОМ-ОП более ;не продолжались.

УКС-22М наиболее приспособлен к вращательному бурению с обратной промывкой, и дальнейшие конструк­ торские работы были направлены на создание роторной приставки, обеспечивающей бурение при положении грунтовых вод на любой глубине, вплоть до их залега­ ния у поверхности земли.

На первом этапе работ в этом направлении была создана роторная приставка на специальной эстакаде высотой 5,2 м (УКС-22М-ОППР). Стол ротора поднят над поверхностью земли на 6,5 м. Эстакада изготовлена из труб диаметром 102—115 мм, соединяемых на болтах. ■Привод ротора (250—310 мм) осуществлялся от индиви­ дуального электромотора А-72-8 мощностью 13 кВт с числом оборотов 760 в минуту. Включение и выключение ротора происходило через муфту сцепления с верхней площадки эстакады.

Высота эстакады (5,2 м) позволяла поднять кондук­ торную колонну скважины на высоту до 4,5—5 м. Под­ держание в кондукторной колонне на этой высоте уров­ ня воды, закачиваемой насосом, создавало в стволе скважины дополнительное гидростатическое давление (до 0,5 атм), обеспечивающее устойчивость стенок сква­ жины.

Серьезный недостаток станка УКС-22М-ОППР — не­ обходимость на каждой скважине монтировать и демон­

37

тировать эстакаду. Эти операции занимали значительно больше времени, чем все остальные, в связи с чем эта модификация не могла быть рекомендована к внедре­ нию.

В дальнейшем разработана модификация станка УКС-22М-РПМ, в которой устранен отмеченный недо­ статок и внесены существенные конструктивные улуч­ шения. Заводские и производственные испытания под­ твердили, что эта модификация вполне отвечает требованиям, предъявляемым к станкам для бурения способом обратной промывки, имеет значительные пре­ имущества по сравнению с другими типами УРБ и УКС и поэтому рекомендована для серийного производства.

Ниже дано описание станка УКС-22М-РПМ и разра­ ботанного к нему бурового оборудования.

Станок УКС-22М-РПМ. Базой буровой установки служит серийный станок УКС-22М. Станком с пристав­ кой можно вести бурение как ударно-канатным, так и вращательным способами с прямой или обратной про­ мывкой.

Устройство роторной приставки (рис. 25). Основны­ ми частями роторной приставки являются рама пло­ щадки с ротором, нижняя рама и выбросные секцион­

38

ные стойки. На раме площадки уложен дощатый на­ стил, установлен ротор (Р-250 или Р-130), электро­ мотор, клиноременная передача и вал с муфтой сцеп­ ления.

Роль одной из опор роторной площадки выполняет мачта станка, на которой в трех разных по высоте ме-

Рнс. 25. Комбинированный буровой станок УКС-22М-РПМ:

39

стах (2; 3,5 и 4,5 м) прикреплены кронштейны; на раме роторной площадки также имеется кронштейн.

Роторная площадка присоединяется к мачте станка при помощи шарнира, состоящего из кронштейна пло­ щадки, одного из кронштейнов мачты и шкворня с осью в горизонтальной плоскости. Такое соединение позволя­ ет не отсоединять роторную площадку при опускании мачты для перевода станка в транспортное положение. Станок транспортируется вместе с роторной площадкой, находящейся в горизонтальном положении на мачте станка.

Вторая плоская опора состоит из нескольких секций, каждая из которых имеет две стойки, жестко соединен­ ные между собой уголками. Секции соединяются между собой, а также с рамой роторной площадки и с нижней рамой при помощи фланцев. Стойки выполнены из труб диаметром 108 мм.

Прикрепляя роторную площадку к тому или иному кронштейну на мачте и изменяя число секций опоры, можно установить роторную площадку на одном из трех положений от поверхности земли. Роторную площадку в разное положение по высоте устанавливают с мачты при помощи лебедок станка. Все вертикальные нагрузки при спуско-подъемных операциях передаются через стол ротора на роторную площадку и воспринимаются мач­ той станка и выбросными секционными стойками (нога­ ми). Реактивный крутящий момент воспринимается роторной площадкой и передается от нее на мачту станка, а через выбросные стойки и нижнюю раму пло­ щадки— также и на раму самого станка.

Для направления квадрата предусмотрены тросовые направляющие, стяжные болты которых установлены на швеллерах роторной площадки.

Ротор включают и выключают при помощи муфты сцепления, рычаг от которой находится на роторной площадке и выведен вниз к пульту управления станка, так же как и кнопка включения электромотора. Эта дублированная система облегчает управление в процес­ се бурения.

Если во время вращательного бурения нужно пройти ударно-канатным способом слои крепких пород с валу­ нами или спустить в скважину обсадные трубы или фильтры диаметром до 800 мм, ротор легко снимают (он прикреплен четырьмя болтами) без демонтажа ро­

40

торной приставки. Так же быстро можно вновь перейти и на бурение вращательным способом, поставив ротор обратно.

Бурильная колонна. ПНИИИС в процессе модерни­ зации станков ударно-канатного бурения для бурения способом обратной промывки опробовал и провел произ­ водственные испытания ряда модификаций бурильной колонны с отсосом пульпы эрлифтом.

На первом этапе применяли бурильную колонну из труб диаметром 168 мм на замковых соединениях ЗШ-203 с внутренней подачей воздуха по трубам диа­ метром 50 мм с ниппельным соединением и левой резь­ бой. Внутреннее сечение замков ЗШ-203 расточено до диаметра 140—144 мм.

Эта конструкция обеспечивает необходимую герме­ тичность замковых соединений и имеет требуемую проч­ ность. К недостаткам относится сложность спускно­ подъемных операций с одновременным свинчиванием (развинчиванием) бурильных и воздухоподающих труб, а также сужение проходного отверстия, ограничивающе­ го вынос с пульпой крупных частиц породы. В процессе бурения внутренние воздухоподводящие трубы не вра­ щаются, поэтому засасываемые в колонну обломки по­ род нередко заклиниваются между трубами, что приво­ дит к обрыву воздухоподводящих труб и падению их в скважину. Как показал опыт, такая система не может быть рекомендована для бурения с обратной промывкой в породах, включающих крупный щебень и гравий. При бурении с указанной колонной труб применяют вертлюгсальник с внутренней подачей воздуха.

В последующем разработана, изготовлена и подверг­ нута производственным испытаниям бурильная колонна из труб диаметром 219 мм с наружной подачей воздуха по двум боковым трубкам диаметром 25,6 мм. Буриль­ ные трубы снабжены фланцевыми соединениями с гер­ метизирующими прокладками, воздушные—-муфтами с резиновыми уплотнителями. Вертлюг-сальник обеспечи­ вал непрерывную подачу воздуха к боковым воздухотюдводящим трубкам.

Но здесь выявилась ненадежность соединений в экс­ плуатации из-за частой поломки наружных воздухопод­ водящих трубок и нарушения герметичности, особенно при бурении на глубину свыше 50—70 м, в связи с чем дальнейшие работы с этой колонной бурильных труб

41

лифта колонна труб должна быть герметична. Это обес­ печивается при помощи резиновых прокладок, заложен­ ных в специальные кольцевые проточки на торцевых плоскостях ниппеля н муфты замкового соединения.

Внижней трубе бурильной колонны в зазоре между наружной и внутренней трубами встроен смеситель эр­ лифта. При прекращении подачи воздуха пульпа будет поступать через отверстия смесителя, что может приве­ сти к его засорению. Для предупреждения этого явле­ ния во всех каналах смесителя установлены обратные шариковые клапаны.

Вкаждой секции бурильных труб (в нижней части пульпоподъемной трубы) есть отверстие — дополнитель­ ный аэратор, что обеспечивает насыщение пульпы в пульпоподъемной колонне воздухом в течение всего периода работы эрлифта. Одно отверстие пропускает воздух по 1—1,5 м3/мин. При длине каждой трубы в 4—4,5 м воздух (9 м3/мин) пропускается 6—9 отвер­ стиями в интервале глубин 30—50 м. При достижении скважиной глубины 50—60 м воздух уже не поступает

42

до смесителя и весь выходит через отверстия в пульпоподъемной колонне, обеспечивая работу эрлифта. При подобном распределении воздуха отдельными порциями улучшается работа эрлифта.

Как показал опыт, при такой системе эрлифта шлам поднимается с забоя при глубине бурения 200 м и более.

Во И'Зібежание попадания пульпы в воздухопровод­ ное межтрубное кольцевое пространство при прекращении

Для механизации свинчивания и развинчивания бурильных труб с помощью ротора на верхнем и ниж­ нем концах каждой секции бурильной трубы приварены два отрезка швеллера. При свинчивании колонны швел­ лерные отрезки нижней трубы ставят во вкладыши, а на швеллеры верхней трубы накладывают специальный ключ, рукоятку которого упирают в мачту станка, после чего сообщают ротору левое вращение (при развинчи­ вании — правое).

Основные преимущества двойной бурильной колонны со специальными замковыми соединениями ЗШ-210 по сравнению с другими системами следующие:

обеспечение герметизации бурильной колонны для надежной работы эрлифта;

полная механизация свинчивания и развинчивания бурильной колонны, что резко повышает производитель­ ность труда и улучшает технику безопасности;

свободное сечение пульпоподъемной колонны, что обеспечивает подъем пульпы с включениями породы диаметром до ПО—115 мм.

Квадрат. Рабочая труба (квадрат) состоит из двух труб. К наружной трубе по всей ее длине -с противопо­ ложных сторон приварены два швеллера, создающие необходимые грани, соответствующие сечению вклады­ шей ротора.

На нижнем конце квадрата есть ниппель замкового соединения, на верхнем — фланец для крепления к верт­ люгу-сальнику.

Вертлюг-сальник. Для бурильной двойной колонны вертлюг имеет наружный подвод воздуха к межтрубно­ му кольцевому зазору. В верхней части между шпинде­ лем и корпусом вертлюга устроена специальная каме-

43