Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Бурение разведочных скважин с очисткой забоя промывоч­ной жидкостью преобладает над бурением с очисткой забоя сжатым воздухом. Поэтому в учебнике более подробно рас­сматриваются буровые насосные установки.

В насосную установку входят: иасос, приводной двигатель и трансмиссионное устройство, осуществляющее передачу мощ­ности от вала приводного двигателя насосу.

При бурении насос должен непрерывно подавать в скважину промывочную жидкость в определенном количестве под дав­лением, определяемым величиной гидравлических сопротивле­ний промывочного тракта. Этому требованию удовлетворяют поршневые и плунжерные насосы, отличающиеся друг от друга конструкцией поршней.

У поршневого насоса поршень имеет форму диска, а у плун­жерного насоса поршень представлен цилиндром (открытого или закрытого типа). У поршневого насоса цилиндр насоса внутри расточен (рис. 5.14) или же-в цилиндр вставляется ци­линдровая втулка, расточенная внутри. У плунжерного насоса цилиндр не растачивается внутри. У него имеются поддержи­вающая плунжер втулка и уплотнение, в котором перемещается плунжер.

На рис. 5.14, а изображена схема насосной установки порш­невого типа с горизонтальным расположением цилиндров на­соса двойного действия, а на рис. 5.14, б показана гидравличе-. ская часть плунжерного насоса. Насос ее имеет однодействую­щие цилиндры, расположенные также горизонтально.

Рассмотрим работу поршневого насоса. При движении поршня в цилиндре вправо слева перед поршнем возникает разряжение. За счет разности давлений в приемной емкости (атмосферного) и в цилиндре насоса перед поршнем происхо­дит поднятие всасывающего клапана (нижнего) и наполнение цилиндра жидкостью. При движении поршня вправо нагнета­тельный клапан (верхний) остается закрытым под действием силы сжатия пружины. Когда поршень пройдет путь в, левая часть окажется заполненной промывочной жидкостью и процесс всасывания в этой части цилиндра будет закончен.

При обратном движении поршня в левой части цилиндра происходит сжатие промывочной жидкости, давление жидкости нарастает, всасывающий клапан под влиянием возросшего дав­ления закрывается, а нагнетательный — открывается. В этом случае происходит нагнетание жидкости. У цилиндра двойного действия во время нагнетания в левой части цилиндра в пра­вой его части происходит всасывание жидкости. А нагнетание в правой части цилиндра имеет место во время всасывания жидкости в левой части цилиндра.

У насоса простого действия работает одна сторона цилиндра.

Определим подачу насоса, имеющего т двухдействующих цилиндров.

Подача для одного цилиндра насоса

Ск=:8(2Р—10)п, л/мин, (5.5)

где Т7— площадь поршня, дм2; /0 — площадь поперечного сече­ния штока, дм2; я — длина хода поршня, дм; п — число двойных ходов поршня в 1 мин.

Для насоса, имеющего т неполно наполненных цилиндров,

<2 = Ьт (2Р—/о) п, (5.6)

где X — коэффициент объемного наполнения цилиндра.

Подачу плунжерного насоса (5.14, б) определим из фор­мулы (5,6), заменив’в ней 2 на 1 и приняв /о^О:

При колонковом бурении применяются главным образом плунжерные насосные установки. Наша промышленность вы­пускает для этой цели установки пяти классов: НБ1, НБ2, НБЗ, 11Б4 и НБ5. Последняя из этих установок обеспечивает бурение разведочных скважин глубиной до 2000—2500 м.

Плунжерные установки применяются при бескерновом и ударно-вращательном бурении, а также’ при цементировании скважин и обсадных колон. Характеристики установок приве­дены в табл. 5.4л

Насосной установкой НБ1-25/16 комплектуется буровая ус­тановка У КБ-12/25 в передвижном и самоходном исполнении.

Установка НБ2-63/40 входит в состав различных буровых ■ установок, производящих бурение до глубины 150—200 м.

Насосными установками НБЗ-120/40 укомплектованы буро­вые установки У КБ-200/300 и УКБ-300/500.

Насосными установками НБ4 и НБ5 оснащаются буровые установки У КБ-500/800 и УКБ-1200/2000.

При бурении скважины расход промывочной жидкости при­нимают с учетом условий бурения. Следовательно, подача на­сосов должна регулироваться. У насосных установок НБ2 и НБЗ подачу регулируют изменением числа двойных-ходов (12) плунжера. С этой целью в установке НБЗ применяется пятиско­ростная коробка перемены передач.

У насоса НБ4 регулирование подачи производится с по­мощью трехскоростной коробки перемены передач и примене­нием плунжеров различных диаметров (45 и 84 мм). Аналогич­ным образом производится регулирование подачи в установке НБ5.

Рассмотрим особенности конструкции плунжерных насосных установок. У насосной установки различают гидравлическую и приводную пасти. К гидравлической части рассматриваемого насоса прикреплены быстро снимаемый узел и сальник с плун­жером. Плунжеры изготовлены из высоколегированной стали и уплотнены, резиновыми манжетами. Плунжеры соединяются с ползунами кривошипно-шатунного механизма съемными хо­мутами, что при ремонте установки дает возможность быстро заменить плунжер вместе с уплотнительным сальниковым ус­тройством.

Насосными установками с поршневыми насосами, имеющими горизонтальные двухдействующие цилиндры, обычно оборуду­ются самоходные буровые установки. Широко применяются на­сосные установки с насосом 9МГр. Насос имеет ступенчатое регулирование подачи, и используются цилиндровые втулки различных диаметров. Установка цилиндровой втулки меньшего диаметра снижает подачу, но повышает давление, которое мо­жет развивать насос. Высокие давления возникают при бурении глубоких скважин, а также при цементировании обсадных ко­лонн.

У насоса 9МГр при диаметрах цилиндровых втулок 80, 90 и ТОО, 115 и 127 н 250 мм подача изменяется от 200 до 1000 л/мин, а давление насоса варьирует в пределах 1,6—

3,5 МПа.

К принадлежностям насосной установки относятся: храпок (фильтр) на всасывающем шланге — предохраняет шланг от засорения; обратный клапан, встроенный в храпок, удерживает столб жидкости во всасывающем шланге при остановке насоса. Это облегчает запуск насоса.

Всасывающий рукав служит для подачи жидкости п пасос: Он состоит из резины, покрытой холщевон прокладкой, с про­волочной спиралью. Верхним концом крепится хомутиками к штуцеру насоса, на другой его конец надевается приемный клапан-храпок.

Нагнетательный рукав подает промывочную жидкость к бу­ровому сальнику (рис. 5.15). Нижним концом крепится к шту­церу нагнетательной коробки насоса, а верхним — к штуцеру бурового сальника с помощью стальных хомутиков. Рукав со-

стоит из резиновых и холхцевых прокладок; сверху на него на — вивается стальная проволока. Всем этим обеспечивается проч­ность шланга при работе с высоким давлением (до 10 МПа и более).

Сальник промывочный служит для подачи промывки от не­подвижного нагнетательного рукава к ведущей трубе. Он со­стоит из вращающегося корпуса и неподвижного патрубка. Па­трубок соединяется с нагнетательным рукавом, а корпус левым переходником — с вращающейся ведущей трубой. Уплотнителем между частями бурового сальника является уплотнительная на­бивка.

Вертлюг-сальник применяется при бурении с вращателем, не передающим осевого усилия на породоразрушающий инстру­мент, т. с. буровой снаряд подвешивается к талевой системе.

На рис. 5.15, а показан сальник для бурения алмазными коронками с высокими частотами вращения бурового снаряда (до 1200 об/мин) типа СА (С — сальник, А — алмазное буре­ние). Основными деталями сальника являются корпус 1 и 10, ствол 11, монтируемый па двух радиальных подшипниках 9 и 13, самоуплотняющиеся манжеты 4 и накладки 18 для крепле­ния нагнетательного рукава. Болтами 8 скрепляется верхняя и нижняя части корпуса и наружные обоймы шарикоподшипников.

Вертлюги-салышки (,ВС) выпускаются трех типов: ВС-2,5; ВС-5 и ВС-10; нндексы показывают грузоподъемность в тоннах. Конструкции вертлюгов-сальников одинаковы. Вертлюг-сальник ВС-10 показан па рпс. 5.15, б. Он отличается от бурового саль­ника наличием серьги, подхватываемой крюком талевой системы. Для уменьшения трения при восприятии осевой нагрузки в вер — тлюге-сальникс имеется упорный шариковый подшипник.

Приводными двигателями насосов могут быть защищенные от влаги асинхронные одно — и многоскоростные электродвига­тели или двигатели внутреннего сгорания. Двигатель соединя­ется с коробкой перемены передач насоса фрикционной муфтой. У буровой установки УКБ-7 насосная установка имеет плавно- регулируемый тиристорный привод.

Комментарии запрещены.