Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

В практике геологоразведочного бурения для спуско-подъемных операций используются деревянные трех — и четырехногие вышки, металлические вышки и треного, пе­редвижные вышки и буровые мачты для вертикального и на­клонного бурения. На рис. 11.11 представлены схемы конст­рукций основных типов буровых вышек:

башенная вышка (рис. 11.11, а) — разновидность буровой вышки, талевая оснастка которой размещена внутри контура конструкций, образующих ее несущий ствол;

пирамидальная вышка (рис. 11.11, б) — буровая вышка ба­шенного типа, выполненная в виде пирамиды с кронблоком,

Рис. 11.11. Основные типы буровых вышек:

а — башенная; б — пирамидальная; в — буровая мачта; / — несущие опоры; 2 ■ талевая оснастка; 3 — лебедка бурового станка

закрепленным на оси, проходящей через точку пересечения несущих опор вышки;

буровая мачта (рис. 11.11, в) — буровая вышка, талевая ос­настка которой полностью или частично вынесена за контур конструкций, образующих ее несущий ствол.

Пирамидальные трех — и четырехногие вышки изготавлива­ют из деревянных бревен или металлических труб. Их транс­портируют, как правило, с полной разборкой. Такие вышки применяют для бурения скважин глубиной не более 300 м в труднодоступных районах. Металлические вышки по сравне­нию с деревянными имеют в 8-10 раз больший срок службы, обеспечивают необходимую для проходки глубоких скважин грузоподъемность, позволяют применять бурильные свечи наибольшей длины.

Основные параметры буровой вышки (мачты) следующие: высота, размер верхнего и нижнего сечений, грузоподъем­ность и собственная масса.

Высота вышки определяется по формуле

Я = К1, (11.10)

где К — коэффициент, учитывающий необходимую высоту пе-
реподъема, а также высоту (длину) комплекта грузоподъем­ной гарнитуры (элеватора, талевого блока, труборазворота), обычно К = 1,3+1,5; 1 — рациональная длина свечи, м.

Длину свечи вычисляют, исходя из следующего:

1) из условий устойчивости от действия сил тяжести собст­венного веса;

2) из условий экономически выгодной длины свечи с уче­том затрат на строительство вышки необходимой высоты, ее монтаж и демонтаж при транспортировке от одной рабочей точки (скважины) к другой.

Из условий устойчивости критическую длину свечи можно определить по формуле

(11.11)

где £?ср — средний диаметр бурильной трубы, см.

Расчетная длина свечи берется с учетом коэффициента ус­тойчивости 1 = 4р/&у. Из опыта известно, что коэффициент устойчивости, обеспечивающий достаточную надежность, со­ставляет 1,3.

Для стандартных бурильных труб диаметром 42 мм (с? ср = = 37 мм) критическая длина свечи составляет 20,4 м; для труб диаметром 50 мм (с1ср = 44,5 мм) — 23,0 м; для труб диаметром

63,5 мм (с1ср = 57,5 мм) — 27,3 м; для труб диаметром 73 мм (£|ср = 66 мм) — 30,0 м.

В зависимости от проектной глубины скважины на прак­тике обычно применяют следующие длины свечей.

Глубина скважины, м… < 1000 200-500 500-800 1200-2000 > 2000

Длина свечи, м…………… 4,7 9,5 14,0 18,6 24-32

Экономически выгодную длину свечи можно вычислить по формуле И. А. Сергиенко:

(11.12)

где Сч — стоимость 1 ч работ, связанных со спускоподъемны­ми операциями; Elf — суммарная длина бурильных труб, из­влеченных из скважины и опущенных в скважину за период ее бурения; tp = 0,5+0,05 — время при ручном свинчивании и развинчивании одной свечи, ч (с возрастанием глубины скважины значение tp возрастает из-за увеличения усилия затягивания резьбовых соединений); А — усредненная стои­мость изготовления 1 м вышки; В — усредненная стоимость сборки и разборки 1 м вышки; К — М/Т — коэффициент обо­
рачиваемости; Р = 1,3+1,5 — отношение высоты вышки к длине свечи (большая величина для более высокой вышки); М — срок службы буровой вышки; Г — время бурения сква­жины.

Значение зависит от углубки скважины за один рейс:

(11.13)

где I — глубина бурения, м; Л — углубка за рейс, м.

Размер нижнего основания буровой вышки выбирают из условий удобства размещения оборудования и инструмента.

Верхнее сечение вышки (ав — ширина верхнего сечения) выбирается с учетом размещения на нем кронблока с зазора­ми 0,5-0,7 м по обе стороны от него:

(11.14)

ав = с + 2(0,5+0,7),

где с — максимальный поперечный размер кронблока.

Большое практическое значение имеют монтажеспособ — ность и транспортабельность буровых вышек и мачт. Монта — жеспособность определяется отношением времени, затрачен­ного на строительно-монтажные работы, ко времени, затра­ченному на бурение скважины. Этот показатель зависит от конструктивной схемы установки, способа монтажа, приме­няемых транспортных средств и грузоподъемных механиз­мов.

Транспортабельность буровой вышки оценивается быстро­той и экономичностью перебазировки на новую точку. Разли­чают следующие способы организации монтажно-демонтаж­ных работ и транспортировки буровых установок: полная или частичная разборка буровой вышки силами буровой бригады; предварительная подготовка буровых строительно-монтажны­ми бригадами; применение самоходных буровых установок.

Одним из основных факторов, определяющих схему выш­ки, является расположение бурового станка. Различают две основные схемы расположения бурового станка относительно продольной оси основания (линии симметрии, параллельно длинной стороне прямоугольного основания): продольную и поперечную.

При поперечном расположении станка обеспечивается бо­лее компактное размещение промывочного насоса и вспомо­гательного оборудования. Это позволяет уменьшить размеры бурового здания. Кроме того, поперечное расположение стан­ка повышает устойчивость буровой вышки при наклонном бу­рении.

Масса буровой вышки приближенно определяется по фор­муле:

в = К0Кр1, (11.15)

где К — коэффициент удельной металлоемкости несущих эле­ментов мачты, К = 10+15; Окр — масса груза на крюке, кг; I — рабочая высота мачты, м.

Установлено, что мачты с поперечным расположением станка имеют меньшую массу и обладают меньшей относи­тельной металлоемкостью.

При бурении глубоких скважин стационарными буровыми установками вышки монтируются на фундаментах во избежа­ние усадки грунта, перекоса и потери устойчивости вышки. Площадь фундаментных тумб под опоры вышки вычисляют по формуле

¥ = (О0 + Ов + От)4стСЖ1 (11.16)

где Р — площадь основания тумбы, см2; О0 — максимальная на­грузка на кронблок, Н; Ов — вес вышки, Н; От — вес талевой оснастки, Н; стсж — допустимая удельная нагрузка на грунт, Н/см2.

Значения допустимой удельной нагрузки (Н/см2) для раз­личных грунтов приведены ниже.

Трещиноватые скальные породы……………………….. 100-60

TOC o "1-5" h z Щебень…………………………………………………………… 60-40

Дресва…………………………………………………………….. 40-20

Глина:

твердая……………………………………………………….. 60-30

пластичная………………………………………………….. 25-10

Суглинок:

твердый………………………………………………………. 40-25

пластичный…………………………………………………. 25-10

Песок:

сухой………………………………………………………….. 30-20

влажный……………………………………………………… 25-15

водонасыщенный…………………………………………. 25-8

Гравий и галька……………………………………………….. 60-50

Во многих случаях вместо фундамента нижнее основание вышки изготавливают в виде двух полозьев из стальных швеллеров, связанных поперечными поясами. При этом пло­щадь опорной поверхности швеллеров должна обеспечивать удельную нагрузку на грунт не более 10 Н/см2. В комплект вышки входят также маршевые и туннельные лестницы, рас­тяжки, кронблок и промежуточные площадки.

Собирают вышки на земле, на специально подготовленной для этого площадке. Поднимают вышки с помощью лебедки или трактора, применяя для этого подъемную стрелу и тале-

Рис. 11.12. Схема подъема металлической вышки башенного типа:

1 — подъемная петля; 2 — замок; 3, 6 — оттяжки; 4 — стрела подъема; 5 — канат подъема; 7 — блок; 8 — канат полиспаста; 9 — брусья; 10 — канат крепления основания

вую оснастку (рис. 11.12). Предварительно вышка поднимает­ся так, чтобы ее ось заняла горизонтальное положение.

Для удержания вышки от опрокидывания в момент ее пе­рехода через центр тяжести со стороны, противоположной подъему, устанавливают лебедку или трактор. По мере подхо­да вышки к положению равновесия страховочный канат вы­бирается. При переходе вышки через центр тяжести посте­пенным ослаблением страховочного каната и натяжением подъемного каната устанавливают ее в вертикальное положе­ние.

Буровые мачты — более совершенные в инженерном отно­шении сооружения, чем буровые вышки башенного и пира­мидального типов. Они изготавливаются на заводах, имеют высокую степень сборочной готовности (составляются из не­скольких легко соединяемых блоков). Некоторые конструк­ции буровых мачт самоходных и передвижных установок вы­полняются складными или опускающимися с использованием гидравлических подъемных устройств.

Предметно рассмотреть технические решения буровых мачт можно на примере описания некоторых конструкций буровых мачт, зарекомендовавших себя на практике.

Мачта МРУГУ-2 предназначена для подъема и спуска буро­вого инструмента и обсадных труб при бурении вертикаль­ных и наклонных скважин глубиной до 500 м. Она представ­ляет собой одноствольную трубчатую конструкцию, шарнир­но опирающуюся на портал и два подкоса.

Ствол мачты выполнен из одной трубы диаметром 140 мм, которая поддерживается двумя безраскосными фермами. Для обеспечения свободного перемещения талевого блока вдоль ствола мачты кронблок закреплен консольно относительно ее ствола. Установка ствола мачты для бурения наклонных сква-

жин осуществляется поворотом ее в плоскости, перпендику­лярной к продольной оси основания.

Мачта перевозится единым неразборным блоком с уклад­кой ствола на крышу бурового здания с помощью лебедки бу­рового станка и монтажной стрелы. Основание мачты и опор­ные сошки имеют регулировочные домкраты, при помощи ко­торых мачта наклоняется на требуемый угол.

Мачта МРУГУ-3 выполнена по аналогичной конструктив­ной схеме, но несущий ствол ее выполнен в виде пространст­венной фермы.

Буровые установки УКБ-4, УКБ-5, УКБ-7 комплектуются мачтами типа БМТ. Особенностью мачт БМТ-4, БМТ-5 и БМТ-7 является наличие вынесенного за пределы рабочей зо­ны А-образного портала, на который шарнирно опирается трубчатый несущий ствол мачты. Для придания стволу мачты устойчивости он раскреплен двумя подкосами.

Установка мачты на заданный угол осуществляется изме­нением длины продольного регулировочного подкоса. Для обеспечения беспрепятственного движения талевого блока и элеватора, хорошей просматриваемости их траектории дви­жения ствол мачты наклонен над устьем скважины. Поднима­ется и укладывается ствол с помощью гидродомкратов. В мач­тах типа БМТ принято поперечное расположение бурового станка по отношению к продольной оси основания.

На небольшие расстояния установку перебазируют волоком на полозьях; на большие — на подкатных пневматических те­лежках. Мачта БМТ-7 для перевозки разбирается на три блока: станочный, насосный и блок-мачту. Подъем и установка этой мачты осуществляется трактором или лебедкой станка.

Комментарии запрещены.