О классификации и применении роторных буровых установок

Насколько хорошо вы знаете о роторных буровых установках? Многие думают, что роторные буровые установки имеют больший диаметр и осуществляют более глубокое бурение по сравнению с традиционными циркуляционными буровыми установками. На самом деле, это заблуждение. А вы знаете, сколько существует классификаций роторных буровых установок и в каких областях они применяются?

Как правило, подходящая глубина бурения для роторных буровых установок составляет 50–60 м, а диаметр бурения — до 2 м, причём большинство таких установок имеют диаметр не более 1,8 м; тогда как глубина бурения отечественных буровых установок с обратной циркуляцией может достигать сотен метров, а диаметр бурения у них составляет все 3 м. Роторные буровые установки вряд ли способны на такое. Это обусловлено конструкцией установки. Роторные буровые установки используют телескопические бурильные штанги для извлечения грунта. При увеличении глубины скважины приходится использовать более длинные бурильные штанги, что неизбежно приводит к увеличению их веса. С учётом баланса всей машины это ведёт к повышению стоимости оборудования. Кроме того, если глубина бурения слишком велика, время непосредственного бурения в скважине становится намного меньше времени на вспомогательные операции, такие как подъём и выгрузка грунта, что значительно снижает производительность работ. Хотя по глубине и диаметру бурения роторные буровые установки не имеют преимуществ перед установками с циркуляционным бурением, они обладают абсолютными достоинствами с точки зрения эргономики, защиты окружающей среды, мобильности и особенно адаптивности к различным горным породам. Эти характеристики позволяют решать наиболее распространённые проблемы, возникающие при строительстве фундаментов.

Меры предосторожности при выборе роторной буровой установки

В настоящее время на рынке нашей страны представлено множество типов роторных буровых установок, и цены на них относительно высоки. Если вы хотите приобрести модель с идеальными характеристиками и оптимальной ценой, подходящую для ваших собственных потребностей в развитии рынка, при выборе моделей следует обратить внимание на следующие вопросы: ① В зависимости от области устройства свайных фундаментов предприятием выбирайте модели с соответствующей буровой мощностью; ② Среди продуктов одного уровня от разных производителей уделите особое внимание сравнению трёх параметров: номинального вращающего момента силовой головки, грузоподъёмности основной лебёдки при работе одной тросовой ветви и массы машины. Выбирайте модель, имеющую наибольшие значения из этих трёх параметров; ③ Тщательно проанализируйте соотношение производительности и цены буровой установки; ④ Постарайтесь выбрать производителя с хорошим послепродажным обслуживанием; ⑤ Узнайте у производителя номинальный выходной момент силовой головки, номинальное рабочее давление гидравлической системы, коэффициент запаса прочности основной лебёдки и другие важные показатели, позволяющие оценить реальную мощность и надежность работы буровой установки. После определения размера модели при покупке роторной буровой установки следует учитывать следующие моменты.

1. Крутящий момент установки

Крутящий момент буровой установки выбирается в соответствии с инженерными потребностями, чтобы обеспечить надежную работу буровой установки на большой глубине. Зона высокой эффективности буровой установки обычно означает, что средняя скорость бурения превышает 5 м/ч при нормальном бурении. Например, при использовании коротких шнековых и стаканных буровых головок диаметр скважины в почвенном слое составляет 800 мм; в этом случае бур должен иметь крутящий момент 80 кНм, а при увеличении диаметра скважины на каждые 100 мм крутящий момент следует повышать на 10 кНм. В плотных песчано-гравийных грунтах крутящий момент бура необходимо увеличивать на 15–20 кНм за каждые 100 мм увеличения диаметра скважины. Следует отметить, что скорость бурения тесно связана со структурой и конструктивными параметрами буровой головки.

2. Буровая труба

Буровой шток должен передавать полный крутящий момент силовой головки на буровую коронку на дне скважины, а также стабильно передавать давление подпрессованного гидроцилиндра, вес силовой головки и вес бурового штока на буровую коронку, находящуюся на глубине десятков метров. При бурении в более твердые породы бурильная труба должна одновременно выдерживать высокий крутящий момент и значительный вес на долоте, а также преодолевать большой изгибающий момент. Если бурильная труба не соответствует предъявляемым требованиям, она легко повредится.

Метод давления, принятый буровыми установками различных производителей, в основном отражается в форме бурильной трубы. Телескопическая бурильная труба фрикционного типа обладает более высокой эффективностью бурения в мягких грунтах; бурильная труба с механической блокировкой подходит для бурения в твёрдых горных породах, и операция выполняется правильно. При этом требования к высокому давлению выше, поэтому необходимо найти точку приложения давления; самоблокирующаяся армированная бурильная труба может быть подвергнута давлению в любой момент, и её эффект передачи крутящего момента очень хорош. Бурильные трубы типа Кэй можно разделить на две категории: фрикционные и блокирующиеся бурильные трубы. В настоящее время, с точки зрения формы бурильной штанги, бурильные штанги можно разделить на клиновидные, полу-зубчатые клиновидные и фрикционные в большом ассортименте. Клиновидный и полу-зубчатый клиновидный типы надёжно обеспечивают компрессию бурильной трубы при бурении скважин в твёрдых породах, а также при бурении скважин как в твёрдых, так и в обычных формациях. Управляемость давлением бурильной трубы при этом весьма высока.

Длина бурильной трубы должна определяться в соответствии с глубиной скважины. При большой глубине скважины следует выбирать два комплекта бурильных труб: один комплект длинных бурильных труб длиной не менее 60 м и один комплект коротких бурильных труб длиной около 40 м. Чтобы обеспечить установку бурового долота наибольшего диаметра, расстояние от осевой линии бурильной трубы среднего и малого бурового агрегата до поверхности желоба буровой мачты должно быть не менее 1 м, а для большого бурового агрегата — не менее 1,2 м. Виброгашение бурильных труб. Резиновое виброгашение выполняет только функцию гашения, что позволяет уменьшить износ концов каждой бурильной трубы и продлить срок её службы. Пружинное виброгашение и комбинированное резино-пружинное виброгашение не только эффективно обеспечивают долговечность бурильных труб, но и способны удалять трудноудаляемые глинистые шлаки из бурового долота посредством вибрации, повышая тем самым производительность труда. В случае бурильных труб с пружинным демпфированием срок службы пружин при использовании метода вибрационного разгрузки оказывается более коротким. Амплитуду и количество вибраций необходимо строго контролировать, а также иметь запасные пружины. Рекомендуется использовать пружину для снижения вибрации в коротких бурильных трубах, а в длинных бурильных трубах — резину для уменьшения вибрации.

3. Конструкция регулировки буровой мачты

В настоящее время существуют две конструкции для регулировки буровой мачты: треугольная и параллельная четырёхсторонняя, каждая из которых обладает своими преимуществами. На строительной площадке, с точки зрения монтажа и демонтажа буровой установки на месте, а также преодоления воздушных препятствий во время строительства, более практичной является конструкция буровой мачты в форме параллелограмма.

4. Вспомогательная система

1) Внешняя роторная буровая установка должна быть оснащена автоматическим устройством измерения глубины, которое позволяет определять глубину каждого бурения и общую глубину бурения. Это незаменимо для качественной и безопасной эксплуатации буровых установок.

2) Буровая установка также должна быть оснащена устройством коррекции вертикального отклонения, с автоматическим и ручным методами, чтобы в любое время и оперативно регулировать и корректировать вертикальное положение бурильной трубы и обеспечивать качество скважины.

3) Устройства безопасности буровой установки включают аварийную остановку и защитные устройства кабины. Устройство аварийной остановки главным образом предотвращает несчастные случаи, такие как травмирование людей буровой установкой в слепой зоне обзора водителя во время работы установки.

4) Каждая часть буровой установки имеет место для ремонта и обслуживания, детали легко заменяются, а специальные и общие инструменты, предусмотренные в комплекте с буровой установкой, являются полными и долговечными.

5. Прочие вопросы

Система энергоснабжения требует надежной работы и длительных безотказных часов эксплуатации. Как правило, следует использовать двигатели известных марок с отечественными запасными частями; гидравлические и электрические системы также должны обеспечивать надежную производительность, и необходимо решить вопрос с доступностью отечественных запасных частей; транспортные габариты буровой установки следует ограничить максимальной длиной около 13 м, шириной — не более 3,2 м и высотой — не более 3,2 м.

Каждая буровая установка производителя обладает своими преимуществами с точки зрения производительности и цены. Диаметр отверстий у ведущего продукта каждого производителя составляет максимальный диаметр бурения от 1 до 3 м, предоставляя пользователям широкий выбор вариантов. Подводя итог, каждый тип буровой установки имеет свои отличные преимущества. Некоторые относительно дешевы, другие более автоматизированы, но предъявляют те же требования к эксплуатации, а третьи обладают превосходной производительностью, однако стоят дороже. Исходя из собственного финансового положения и общих инженерных условий, пользователь всесторонне оценивает соотношение стоимости и эффективности и выбирает буровые установки с различными ценами и разными эксплуатационными преимуществами.