Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Номенклатура вибромашин, предназначенных для бурения скважин, включает в себя машины с широким диапазоном харак­теристик:

Статический момент дебалансов, Н • м. 5—70

Частота вращения дебалансов, об/мин 80(0—2000

Масса, кг… 50—2000

Вибромашины в соответствии с их назначением могут быть словно разделены на две группы:

1) безударные вибропогружатели и вибромолоты с мощностью двигателя до 7 кВт, моментом дебалансов до 25 Н • м и массой до Г>00 кг. Машины предназначены для бурения скважин в нескаль — П1.1Х грунтах;

2) безударные вибропогружатели и вибромолоты с мощностью двигателя до 20 кВт и более, моментом дебалансов 70 Н-м и бо­лее и массой до 5 т. Машины в основном предназначены для по­гружения и извлечения труб. В табл. 27 приведены технические характеристики ряда вибромашин.

Виброустановкой является буровой агрегат, укомплектованный вибропогружателем и предназначенный для бурения скважин вибрационным способом. Как правило, все виброустановки яв­ляются комбинированными, что обеспечивает возможность буре­ния не только вибрационным, но и каким-либо другим способом. Выпускаются также варианты установок, в которых вибрационный способ является вспомогательным. В табл. 28 приведены техниче­ские характеристики некоторых виброустановок и виброагрегатов.

Буровой снаряд для вибрационного бурения состоит из буриль­ных труб и породоразрушающего инструмента (стакана, зонда, желонки или грунтонасоса).

В качестве породоразрушающего инструмента при вибробуре­нии чаще всего используются виброзонды (рис. 17, а), представ­ляющие собой трубу длиной 1—3 м, имеющую на нижнем конце рабочие кольца, а на верхнем — переходник для присоединения к бурильным трубам. Наиболее употребительны виброзонды диа­метром 108, 127, 146 и 168 мм, реже применяются виброзонды диаметром 89 и 219 мм. Рабочее кольцо имеет толщину стенки несколько большую, чем труба. Такое соотношение в размерах кольца и трубы позволяет уменьшить силу трения о породу, пре­пятствующую скорости углубки инструмента.

Для бурения устойчивых связных глинистых пород приме­няются зонды с одной прорезью с углом выреза 140—160°. В ме­нее устойчивых, но связных породах используются зонды с мень­шим углом выреза (90—140°), либо зонды с двумя вырезами. Для бурения слабосвязанных пород используются зонды с клапаном (рис. 17, б), имеющие одну или две прорези.

Несвязные грунты бурят желонками, входное отверстие кото­рых полностью перекрывается клапаном. Желонки очищаются от породы через верхнее отверстие или через узкую продольную про­резь. Для облегчения операции очистки зонда от породы реко­мендуется применять разъемные зонды (рис. 18). При бурении валунно-галечниковых отложений целесообразно применять зонды с зубчатыми башмаками.

ТЕХНОЛОГИЯ

Месторождения строительных материалов по условиям вибра­ционного бурения можно разделить на две группы:

ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВИБРОМАШИН Параметры БТ-9 ВБ-7 ВГ-6 ВГ-8 ВПИ-1 ВПМ-2 БВЛ-ЗМ ВО-6 во-ю Мощность электродвигателя, 7 7 5,6 5,5 3,7 7 4,5 14 20 кВт Количество электродвигателей 1 1 2 2 2 2 Частота вращения ротора, 1450 1450 1460 1450 об/мин Момент дебалансов, Н • м 15 20 14 14 6 Г5 5—10 27,5 57,0 Частота вращения дебалансов, 1250 1250 11’50 1220 1500 1500—1800 1500 1230 12010 об/мин Максимальная вынуждающая 30 000 350 000 20 500 21 ООО ’15 ООО 57 ООО 14 000— 46 500 92 ООО сила, Н 25 000 Предельная амплитуда колеба­ — 5 ний вибровозбудителя, мм Максимальный ход ударного 150 патрона, мм Масса ударной части, кг — 350 366 50 110 Диаметр центрального проход­ — — 195 270 ного отверстия, мм Диаметр труб, мм — — 127, 146, 146, 168, 168 168, 219, 168 219 273 Диаметр грунтозаборника, мм Вместимость грунтозаборника, мз Габаритные размеры, мм: длина 700 570 810 790 500 630 1420 1710 ширина 470 500 620 553 390 530 690 1048 высота 1200 730 1470 2065 940 1375 1850 1940 Масса, кг 4 СО 400 427 650 280 1010 1670

Параметры	ВО-14	ПВ-,1	ГТВ-2	пв-з	ПВ-4П	С-833 (В-81)	С-402А	С-835	ПВМ-8
Мощность электродвигателя,	28	7	28	30	17	2	5,6	14	4
кВт
Количество электродвигателей	2	1	2	1	1	2	2	2	1
Частота вращения ротора,
об/мин
Момент дебалансов, Н • м	1Е0	14,2	192	80	60	6		42	0.6
Частота вращения дебалансов,	1250	1100—1500	1200—1450	1200—1500	120Ю—1500	1410	1440	1450	1000—эооо
об/мин
Максимальная вынуждающая	327000	20 000—	45 000	130 000—	100 000—	10 500	32 000	100 000	650і—6100
сила, Н		35 000		200 000	200 000
Предельная амплитуда колеба­
ний вибровозбудителя, мм
Максимальный ход ударного
патрона, мм
Масса ударной части, кг
Диаметр центрального проход­						85	1_’30	670	11,2
ного отверстия, мм
Диаметр труб, мм	325, 377
Диаметр грунтозаборника, мм		60.0І-80Ю	17 000— 3000	1100—1500	700.-1400
Вместимость грунтозаборника, м3		0,3	4	1	0,5
Габаритные размеры, мм:
длина	2520	600	1700	1100	700	460	980	960	200
ширина	1250	600	1700	поо	700	350	860	720	200
высота	2200	1500	34’55	2400	2380	360	570	480	310
Масса, кг	3600	410	4560	1700	1400	135	1000	1040	13,2

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИБРОУСТАНОВОК И ВИБРОАГРЕГАТОВ Параметры ПВВК-8 БЦВ-1Б ВБУ АБВ-2М СБУЭМ- 150-ЗИВ ВУД-25 Глубина бурения, 8 30 40 20 20—30 25 Диаметр скважи­ны, м Габаритные раз­меры, мм: 65—85 108, 127, 168 219 168 168 89, 108, 127 длина 200 ЗЗ’ОО 6000 7500 — 2000 ширина 200 2100 2000 2350 —. 1500 высота 310 21*50 3200 3400 —1 — Масса, кг 81,8 1800 5500 6300 13750 6000

— месторождения, сложенные сухими или слабообводненными устойчивыми породами;

— месторождения, сложенные сухими, сыпучими легкоразру — шаемыми или сильно обводненными породами.

При бурении скважин на месторождениях первой группы уста­навливается направляющий кондуктор на глубину 2—3 м и даль­нейшее бурение. осуществляется без крепления стенок скважины обсадными трубами.

Вибробурение скважин на месторождениях второй группы тре­бует обязательного крепления пробуренного интервала обсад­ными трубами, а в некоторых случаях опережающего крепления. Чистка обсадной колонны труб производится инструментом через два диаметра.

Технологическими параметрами вибрационного способа буре­ния являются: скорость удара, масса ударной части, частота уда­ров, момент дебалансов, частота колебаний и масса вибровозбу­дителя; диаметр зонда, длина рейса и продолжительность непре­рывного вибрирования. Поставляемые заводами виброустановки комплектуются вибропогружателями с постоянными параметрами, предназначенными для бурения скважин в определенном диапа­зоне глубин, диаметров бурения и горно-геологических условий. Параметры поставляемых вибропогружателей не регулируются в процессе бурения, за исключением частоты вращения дебалан­сов, которую в небольших пределах можно изменять за счет ча­стоты вращения приводного двигателя.

Параметры вибропогружателей, предназначенных для бурения скважин глубиной до 30 м диаметром 89—168 мм, приведены в табл. 29 [50]. Нижние пределы параметров относятся к породам I категории, верхние — к породам IV категории; для пород, зани­мающих промежуточное положение, соответствующие значения параметров должны интерполироваться.

4 |ВЕга ^■—г

г

V,

Рис. 17. Виброзонды. « — для бурения связных пород; б — с клапаном для бурения слабосвязных пород. Рис. 18. Разъемный виброзонд с клапанами конструкции Гидропроекта.

При бурении пород, характеризующихся низкой вибробуримо — стыо (плотные слабоувлажненные пески, глины, суглинки) реко­мендуется применять вибропогружатели с большим моментом дебалансов; при бурении пород, отличающихся большой вибробу — римостыо (влажные пески, супеси), — вибропогружатели с высо­кой частотой ударов. При этом следует иметь в виду, что вибро­молоты обеспечивают более высокую производительность по срав­нению с безударными вибропогружателями. Таблица 29 РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВИБРОПОГРУЖАТЕЛЕЙ ДЛЯ ВИБРОБУРЕНИЯ (по Б. М. Ребрнку)

Параметры	Безударный вибро­погружатель	Вибромолот
Момент дебалансов, Н • м Частота вращения дебалансов, об/мин Количество ударов в минуту Масса, кг Масса ударной части, кг Мощность двигателя, кВт	20—40 1 ООО— 1500 300’—700 7—10	15—30 800—1500 500—1000 250—600 200—500 7—10

При у словии, что геологической службой не ставится дополни­тельных ограничений, рациональная длина рейса может устанав­ливаться бурильщиком. Предельной длиной рейса является углубка, при которой зонд целиком заполняется породой либо при которой по каким-то другим причинам рейс прекращается. Выпол­ненные Б. М. Ребриком исследования показали, что оптимальная длина рейса должна быть меньше предельной на 5—20%, при бурении в породах, характеризующихся высокой вибробуримостыо

2,5— 5 м; при средней вибробуримости длина рейса снижается по мере увеличения глубины скважины, при низкой вибробуримости она существенно ниже, чем в предыдущих случаях, и практически не зависит от глубины скважины.

Начальные интервалы скважины в любых условиях следует пробуривать зондами больших диаметров с постепенным их умень­шением по мере ее углубления. Это вызывает необходимость иметь в комплекте виброинструмента несколько размеров вибро­зондов и обеспечивает существенный прирост рейсовой скорости, получаемой при использовании указанной схемы бурения.

В табл. 30 приведены ориентировочные значения оптимальной длины рейса, механической и рейсовой скоростей вибробурения в породах различных категорий.

Таблица 30 ПОКАЗАТЕЛИ ВИБРОБУРЕНИЯ (по Б. М. Ребрнку) Параметры Интервал бурения, м Категория пород I II ш IV Механическая скорость буре­ О—4 3,0 1,5 1,0 0,5 ния, м/мин 4—10 1,0 0,7 од 0,3 10—20 01,6 0,4 С,2- 0,1 Рейсовая скорость бурения, О—4 20 15 12 8,0 м/ч 4—1’0 10 7 4 1.5 10—20 3 2 1 0,5 Оптимальная длина рейса, м ‘0—4 1,5-2,5 2,5 1,5 0ц8 4—10 2,5 1,5 1,0 0,4 10—20 2,5 1,0 0,6 0,2

Технико-экономические показатели, полученные в СЗТГУ и Уральском ТГУ при разведке месторождений строительных мате­риалов, подтверждают целесообразность широкого внедрения вибрационного способа бурения в практику геологоразведочных работ.

Так, при вибробурении скважин глубиной до 30 м при раз­ведке месторождений керамзитовых глин фактическая производи­тельность составила более 600 м/станко-месяц при односменной работе.

Комментарии запрещены.