ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ БУРЕНИЯ СКВАЖИН ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ Я ВЫРАБОТОК И ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН
Бурение из подземных горных выработок характеризуется следующими особенностями:
а) большим диапазоном углов наклона скважин — от вертикальных до горизонтальных и восстающих;
б) использованием специально оборудованной выработки (камеры) вместо буровой вышки;
в) применением в качестве привода буровых станков исключительно электро — и пневмодвигателей на гидрофициро — ванных шахтах.
Скважины в подземных условиях зачастую бурят кустами с одной точки установки.
В зависимости от угла заложения скважин камеры для подземного бурения разделяют на четыре типа: I — для горизонтальных и слабонаклонных скважин; II — для вертикальных и крутопадающих скважин; III — для скважин, заданных под большими углами наклона; IV — для восстающих скважин.
Камера I типа (рис. 17.1, а) состоит из двух элементов: подходной выработки, при помощи которой камера соединяется с общей системой горных выработок и машинного зала, предназначенного для размещения буровой установки.
Камеры для горизонтальных скважин обычно имеют небольшие размеры: высота в свету -2 м, площадь — до 10 м2.
Камеры II и III типа (рис. 17.1, б, в) помимо подходной выработки и машинного зала имеют шатровую часть (гезенк), в которой размещаются кронблок, талевая оснастка и свечи бурильных труб. Размеры каждой части такой камеры определяют в соответствии с ее конкретным назначением и параметрами буримых скважин.
Камера IV типа (рис. 17.1, г) отличается от первых трех типов наличием в почве выработки шурфа, в который заходят
сальник и конец бурильных труб при извлечении инструмента из скважины.
Устья восстающих, горизонтальных и слабонаклонных скважин оборудуются специальными устройствами для отвода промывочной жидкости и подземных вод.
При бурении восстающих скважин длина свечи не должна превышать 1,5-3,0 м. Спускоподъемные операции в восстающих скважинах осуществляются принудительно с помощью механизмов подачи станка, пневматического или гидравлического экскаватора или лебедки станка и системы дополнительных блоков. Заталкивание инструмента в восстающую скважину и его извлечение проводят при постоянном усилии, удерживающем инструмент на весу. При спуске-подъеме или при перекреплении патронов станка инструмент на весу удерживают с помощью штангодержателя, установленного на закрепленной у устья скважины специальной скобе.
Спускоподъемные операции в горизонтальных и слабонаклонных скважинах выполняют с помощью экстрактора (рис. 17.2) или через лебедку станка с помощью системы блоков и канатов (рис. 17.3).
При бурении горизонтальных восстающих скважин условия обмыва забоя скважины весьма отличаются от условий бурения вертикальных и наклонных скважин: под торцом коронки практически отсутствуют шлам, предотвращающий зашлифовку алмазов при бурении малоабразивных пород. Поэтому необходимо особенно тщательно выбирать алмазные коронки по зернистости алмазов и твердости матрицы.
|
|
|
Рис. 17.2. Установка пневмоэкстрактора на буровом станке для проведения спускоподъемных операций при бурении горизонтальных скважин. 1 — экстрактор; 2 — спускоподъемная вилка; 3 — бурильная труба; 4 — устье скважины; 5 — буровой станок с горизонтальным шпинделем; 6 — стойка |
|
Рис. 17.3. Схема проведения спускоподъемных операций с помощью лебедки бурового станка при горизонтальном бурении: 1 — лебедка станка; 2 — блоки; 3 — устье скважины; 4 — положение троса при подаче бурильных труб в скважины; 5 — спускоподъемная вилка; 6 — положение троса при извлечении труб из скважины; 7 — бурильные трубы; 8 — стойка для крепления блока |
Эффективность алмазного бурения восстающих скважин, прежде всего в породах мало — и среднеабразивных, зависит от расхода промывочной жидкости. Корреляционная связь между окружной скоростью коронки и удельным расходом промывочной жидкости при бурении восстающих скважин определяется выражением О = 0,6у, а при бурении наклонных скважин О = 1,56у, где О — расход промывочной жидкости на 1 см2 площади торца коронки, л/мин; V — окружная скорость коронки, м/с.
Вследствие меньшей толщины слоя шлама под торцом коронки при бурении восстающих и горизонтальных скважин рекомендуется применять осевые нагрузки, на 20-40 % превышающие осевые нагрузки при бурении вертикальных и наклонных скважин.
Большое значение при бурении восстающих и горизонтальных скважин имеют затраты мощности, которые в целом возрастают пропорционально глубине скважин. Колонна бурильных труб в этом случае не имеет растянутой части, постоянно испытывает сжатие, вследствие чего интенсивно взаимодействует со стенками скважины. В этом случае эффективным оказывается применение легкосплавных бурильных труб.
Резервом повышения эффективности бурения горизонтальных скважин является повышение частоты вращения бурового снаряда, позволяющее снизить потери осевой нагрузки и стабилизировать трассы скважин.