Ударно канатное бурение реферат

Обновлено: 04.07.2024

Ударно-канатное бурение применяется в настоящее время в достаточно широких масштабах в СССР при разбуриванив взрывных скважин в горнорудном бурении, а также артезианских и других относительно неглубоких скважин в различных областях народного хозяйства. [1]

Ударно-канатное бурение может осуществляться долотом, же - лонками и забивными стаканами без отрыва керноприемной гильзы от забоя. Для медленновращательного бурения предназначены ложковые и спиральные буры, опускаемые в скважины на бурильных трубах. Обсадка труб производится забивкой их ударным снарядом с одновременным вращением ротором. [2]

Ударно-канатное бурение применяется при проходке гидрогеологических и водозаборных скважин, при разведке россыпных месторождений и вкрапленных руд, для проходки взрывных скважин. Ударно-канатное бурение обычно производится с помощью передвижных буровых установок. [3]

Ударно-канатное бурение производится без промывки, но на забое скважины должна быть вода, в которой частицы породы могут находиться во взвешенном состоянии. Проходка за один рейс колеблется в пределах от 40 до 100 см. После проходки буровой снаряд извлекается и в скважину с барабана 1 7 опускается на канате желонка 18 для чистки скважины. При бурении в неустойчивых породах приходится сразу же закреплять стенки скважины обсадными трубами. [5]

Ударно-канатное бурение применяется при разведке и эксплуатации подземных вод, при разведке россыпных месторождений и вкрапленных руд, для бурения взрывных скважин и др. Глубина и диаметры скважин определяются в зависимости от целейг задач и горно-геологических условий бурения. [6]

Ударно-канатное бурение - ударное бурение, осуществляемое буровым снарядом, опускаемым на канате. [7]

Ударно-канатное бурение применяется уже несколько веков при бурении скважин для добычи пресной воды или рассола, который выпаривали для получения соли. Принципы ударно-канатного бурения достаточно просты. Горная порода разрушается за счет ударов остроконечным буровым долотом, которое опускается на канате с башни, называемой буровой вышкой. Деревянный балансир, который приводится в действие двигателем, перемещается вверх-вниз, в результате этого буровое долото поднимается и опускается. При таком способе бурение происходит очень медленно, кроме того, ствол скважины быстро заполняется осколками породы, поэтому необходимо периодически останавливать бурение, укреплять ствол скважины и затем возобновлять процесс. Вследствие этих недостатков в настоящее время установки ударно-канатного бурения редко используются на газовых скважинах. [8]

Ударно-канатное бурение осуществляется в следующем порядке: спуск бурового снаряда, разрушение забоя ( долбление), подъем снаряда, чистка скважины от разрушенной породы ( желонирование), крепление скважины обсадными трубами. [9]

Ударно-канатное бурение применяется при бурении скважин глубиной до 150 м в основном в рыхлых неустойчивых породах. Хорошие результаты получаются при проходке валуно-галечниковых отложений. Ударно-канатное бурение обеспечивает возможность качественного вскрытия и опробования водоносных пластов и буримых пород, что обусловливает его использование в малоизученных районах. Вместе с тем для ударно-канатного способа характерны более низкие скорости бурения и сложность конструкции скважины, значительно возрастающая с увеличением глубины. [10]

Эффективность ударно-канатного бурения прямо пропорциональна весу бурового снаряда, высоте его падения, ускорению падения, числу ударов долота о забой и обратно пропорциональна квадрату диаметра скважины. [12]

Станки ударно-канатного бурения имеют сравнительно небольшой вес ( 3 - 12 т); их легко перевозить с места на место. Мощность электродвигателя для них не превышает 20 - 30 кет. Поэтому они могут работать в местностях, удаленных от населенных пунктов и дорог. [13]

Способ ударно-канатного бурения характеризуется тем, что разрушение горной породы происходит под воздействием породоразрушающего инструмента, висящего на канате, который приподнимают над забоем на сравнительно небольшую высоту ( до 40 - 50 см) и при резкой подаче каната сбрасывают. [14]

Способ ударно-канатного бурения характеризуется тем, что разрушение горной породы происходит под воздействием породоразрушающего инструмента, подвешенного на канате, который приподнимают над забоем на сравнительно небольшую высоту ( до 40 - 50 см) и при резкой подаче каната сбрасывают. Разрушение горной породы происходит в результате удара долота по забою. Образующийся на забое шлам периодически удаляют специальным инструментом ( желонкой), который спускают в скважину на канате вместо долота. Способ ударно-канатного бурения известен с древних времен. В настоящее время он используется в основном при разведочном бурении на россыпях, проходке взрывных скважин на карьерах и сооружении водоподъемных скважин; при бурении нефтяных скважин этот способ имеет весьма ограниченное применение. [15]

ГОСТ

Ударно-канатное бурение: сущность, преимущества и недостатки

Ударно-канатное бурение – это один из способов бурения скважин, при котором отверстия в земле получают посредством нанесения многократных ударов стальным долотом, подвешенным на канате.

Технология ударно-канатного бурения известна примерно с 1100 года до нашей эры, этот метод широко и успешно применялся в Китае, странах Европы, в Соединенных Штатах Америки и других государствах. До 40-х годов 20 века этот вид бурения был основным при бурении скважин на воду. Сейчас он все чаще замещается вращательным методом. Для разрушения твердых горных пород используют тяжелое долото, а разрушенная порода доставляется на поверхность при помощи стакана и желонки.

Перед началом процесса бурения обустраивают шурф для защиты забоя от обвала. Его длина может достигать 5 метров, а ширина 1,5 метра. Стенки траншеи укрепляются с помощью щитов из досок. Затем устанавливают вышку. Если ее обустройство осуществляется вручную, то производят контроль ее вертикальности, так как искривление траектории рабочего инструмента станет причиной невозможности использования водозаборной конструкции, а также монтажа обсадной трубы. После монтажа первой секции производят сброс стакана с высоты минимум 1,5 метра. Процесс повторяется до тех пор, пока не будет достигнут водоносный горизонт. При необходимости снаряд могут заменить на долото или желонку, а также произвести досыпку сухого грунта или увлажнение забоя. Схема установки для осуществления ударно-канатного бурения изображена на рисунке ниже.

Рисунок 1. Схема установки. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Готовые работы на аналогичную тему

1 - долото; 2 - ударная штанга; 3 - расширитель; 4 - обсадная колонна; 5 - самопад; 6 - канатный замок; 7,9 - обратные клапаны; 8 - желонка; 10,12 - кривошипно-шатунный механизм; 11 - инструментальный каната; 13 - балансирная рама; 14 - оттяжной ролик.

Основными недостатками данного способа являются низкая скорость процесса, невозможность бурения глубоких скважин, а также то, что данным способом можно осуществить исключительно только вертикальное бурение.

К преимуществам метода относятся:

Качественное вскрытие водоносной породы.
Долгий срок службы скважин (до 80 лет).
Возможность освоения скважин сразу после ее обустройства.
Невысокая стоимость работ.
Нет необходимости в использовании специальной техники.
Препятствует загрязнению водоносного горизонта.
Выемка производится по всему жерлу ствола.
Возможность производить бурение в многолетнемерзлых горных породах, валунно-галечных отложениях, а также в грунтах, которые легко впитывают влагу.
Отсутствие необходимости в использовании буровых растворов.

Инструмент для ударно-канатного бурения. Обсаживание стенок скважины

Основными инструментами для осуществления ударно-канатного бурения являются:

Долото.
Желонка.
Забивной стакан.
Ударная штанга.

Буровое долото – это элемент бурового инструмента, который используется для разрушения горной породы.

Корпус долота для ударно-катаного бурения изготавливается, как правило, из твердой стали. Самыми распространенными видами долота являются: скругляющее, зубильное, пирамидальное, двутавровое и крестовое. Желонка используется для перемещения бурового шлама, песка или жидкости из скважины на поверхность. Широко применяется в плывунах и несвязных грунтах. Данный инструмент представляет собой колонковую или обсадную трубу с резьбой на нижней части, на которую накручивается сменный башмак с клапаном. В верхней ее части находится присоединительный элемент для соединения с ударной штангой. Забивной стакан применяется для бурения, сопровождающиеся отбором образца столбика с керном. Данный инструмент представляет собой трубу, на нижней части которой сменный режущий башмак, башмак с клапаном или без него. Сбоку на нем делается прорезь для описания образцов нетронутого керна. На ее верхней части находится присоединительный элемент для соединения с ударной штангой. Ударная штанга применяется для увеличения силы удара, а также сохранения прямолинейности буримой скважины. Длина ударной штанги обычно составляет 2000, 4000, 6000 миллиметров, диаметр - от 110 до 220 миллиметров. Масса такого инструмента находится в диапазоне от 180 до 1300 килограммов.

После проходки ударно-канатным бурением на глубину, которая равна высоте желонки, осуществляют крепление стенок скважины посредством вращение и погружения колонны труб (которые оборудованы наружной шнековой навивкой). Таким образом, что при периодическом повторении ударно-канатного бурения и крепления стенок скважины, обеспечивается проходка скважины, которая потом оборудуется фильтрами или ликвидируют, при этом колонну труб имеющую шнековую навивку снаружи извлекают на поверхность и могут использовать повторно.

Описание технологического снаряда ударно-канатного бурения. Классификации горных пород по буримости и по устойчивости стенок скважин. Определение типа долота, силы и частоты ударов, шламового режима. Особенности бурения плывунов и в мерзлых породах.

Рубрика	Геология, гидрология и геодезия
Вид	презентация
Язык	русский
Дата добавления	04.05.2015
Размер файла	1,2 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

HTML-версии работы пока нет.
Cкачать архив работы можно перейдя по ссылке, которая находятся ниже.

Подобные документы

Метод ударно-канатного бурения скважин. Мощность привода ротора. Использование всех типов буровых растворов и продувки воздухом при роторном бурении. Особенности турбинного бурения и бурения электробуром. Бурение скважин с забойными двигателями.

курсовая работа [1,5 M], добавлен 10.10.2011

Технология бурения нефтяных и газовых скважин. Закономерности разрушения горных пород. Буровые долота. Бурильная колонна, ее элементы. Промывка скважины. Турбинные и винтовые забойные двигатели. Особенности бурения скважин при равновесии "скважина-пласт".

презентация [1,5 M], добавлен 18.10.2016

Общие сведения о горных породах. Выбор технологических регламентов бурения скважин. Требования к конструкции скважины. Выбор конструкции скважины. Выбор профиля скважины. Выбор типа шарошечного долота. Породоразрушающий инструмент. Долота.

контрольная работа [16,4 K], добавлен 11.10.2005

Классификация горных пород по трудности отбора керна. Породоразрушающий инструмент для бурения. Показатели работы долота. Опробование пластов и испытание структурно-поисковых скважин. Ликвидация аварий с бурильными трубами. Извлечение обсадных колонн.

реферат [4,3 M], добавлен 29.05.2015

История развития и проблемы сверхглубокого бурения скважин. Особенности Кольской и Саатлинской сверхглубоких скважин. Характеристика способов бурения и измерение физических свойств пород. Новая техника и новые технологии бурения, их научные результаты.

Ударно-канатное бурение – метод, предусматривающий обустройство гидрогеологических скважин путем разрушения почвы специальным орудием. Главное преимущество такого подхода заключается в доступности и высокой скорости выработки. Для выполнения задачи не нужно обладать особыми знаниями, для установки бура можно задействовать ходовые материалы.

Что это такое?

Примечательно, что ударно-канатный метод бурения был востребован еще в древности. Впервые упоминание о нем происходит в письменах Конфуция. Сегодня метод не менее популярный, но для обустройства выработки используют разные приспособления. К наиболее распространенным инструментам относят:

лебедку и блок;
штангу для бурения;
стакан;
каркас установки.

Стакан – основной инструмент забивки. Это кусок металлической трубы, ее толщины хватает для выдерживания внушительных нагрузок, с которыми сталкивается установка. В нижней части трубы предусмотрена режущая кромка, с помощью которой происходит обработка каменистых грунтов.

Спуск и подъем стакана происходит посредством предусмотренной конструкцией лебедки. При этом во время подъема попавший внутрь трубы грунт удерживается. Достигается такой результат с помощью сил трения. Для глубокого проникновения оборудования в грунт используется ударная штанга. Проведение работ по обустройству скважин начинают с подготовительных мероприятий. Сначала формируют площадку для установки треноги будущей конструкции. Для этого требуется вырыть котлован размерами 1,5х1,5 м и глубиной не менее 2-х метров. В образованный приямок устанавливают буровую вышку. При этом на стенках шурфа рекомендуется установить щитовые дощатые конструкции, которые предотвратят обвал грунта.

Второй этап – установка треноги, ее можно собрать своими руками. В верхней части пирамиды монтируют лебедку с тросом, на котором закрепляют ударный инструмент. Важно при этом учесть, чтобы ориентация конструктивных деталей была вертикальной.

В случае отклонения при обустройстве скважины не удастся установить обсадную трубу в шахту для предотвращения обвала грунта.

Далее выполняют следующие этапы работ:

с высоты 2-х метров с помощью штанги погружают самодельный забивной стакан в грунт, чтобы разрушить его и вытащить часть на поверхность;
поднимают стакан вверх лебедкой или с помощью колодезного ворота рабочего органа;
извлекают частицы раздробленного лезвием стакана грунта;
освобождают снаряд от оставшихся грунтовых фрагментов;
повторяют цикл.

Выбор бурового инструмента установки зависит от характеристик обрабатываемого грунта. В некоторых случаях для ускорения обустройства скважин грунт увлажняют, поливая участок выработки водой. Иногда, наоборот, досыпают сухой грунт.

Плюсы и минусы

К достоинствам ударно-канатного способа бурения относят:

возможность применения буров диаметром от 500 мм при первоначальном бурении грунта;
разрешение устройства выработок в регионах, где зафиксированы сложные гидрогеологические процессы;
свободное бурение в безнапорных слоях, вне зависимости от их мощности;
упрощенная технология, посредством которой удается сократить расходы на оплату труда специализированных бригад;
быстрое и эффективное вскрытие грунта;
сокращенные сроки обустройства скважин.

А также плюсом такого метода является возможность проведения работ на отложениях валунно-галечного типа или в местах, где породы имеют рыхлые свойства. Минусы такого бурения – высокая цена, недолговременный срок эксплуатации труб, ввиду их коррозии, и разрушение поверхности. Из-за перечисленных деформаций повышается риск загрязнения питьевой воды неметаллическими включениями.

Дополнительный недостаток технологии кроется в том, что при создании скважин их нельзя оборудовать под углом или в плотных породах. Сама проработка пластов происходит медленно.

Для каких грунтов применяется?

Процедура бурения скважин данным методом напрямую зависит от того, с каким типом грунта приходится работать, и где находится область протекания подземных вод.

Мягкая не сыпучая почва

Работа с такими грунтами возможна только в случае использования усовершенствованной конструкции. Модернизированный бур способен оборудовать скважину в глиняных или болотистых землях. Конструкция такого аппарата включает двутавровое долото, укрепленное крестовиной. Для предотвращения обвала устья рекомендуется устанавливать обсадные трубы.

Сыпучая почва

Для обустройства водозабора в песчаных грунтах или плывучих породах необходимо использовать ударные установки с плоскими сосудами, способными собирать землю. Почва прорабатывается бурильным аппаратом медленно, при этом возникает необходимость укрепления полученного отверстия обсадной трубой по всей длине. В процессе бурения сыпучей почвы подвижный участок земли способен уйти, поэтом работу стоит выполнять осторожно, с учетом необходимых требований.

Каменистая порода

Если основание сложено галечником, гравием или другой каменистой породой, то для бурения скважин следует использовать двутавровое долото. Проработанный слой в процессе вынимают плоской желонкой, оборудованной клапаном. В случае необходимости увеличения ширины ствола рекомендуется оборудовать установку расширителем. С его помощью удастся обвалить стенки ствола и сделать проход шире. А также расширитель способен ускорить выемку обрушившейся породы.

Во время бурения скважины сложности способны возникнуть в случае обработки скальных пород. При работе с таким грунтом стоит учитывать рекомендации по использованию утяжеленного долота. Если при обустройстве скважины в процессе бурения встречаются трещиноватые нижние слои или оползни, необходимо использовать для их проработки долото с круглыми наконечниками или крестовинами.

При возникновении риска защемления инструмента работы требуется остановить.

Оборудование

Работы по обустройству гидрогеологических скважин выполняют с помощью снаряда Шитца. Это особая установка, конструкция которой включает:

вышку, оборудованную штангой;
забивной клапан или стакан;
станок;
желонку и долото;
каркас.

Вышку монтируют в заранее подготовленный треножник, который представляет собой конструкцию из стальных труб или деревянных брусьев. Установка конструкции осуществляется с помощью специальных крепежей и отверток. Вверху вышки устанавливают ворот для пропуска через него троса, который будет поднимать и опускать долото. При этом важно учитывать, чтобы общая длина рабочего органа была меньше высоты установки.

Штангу собирают из металлических болванок, а соединение дополнительных деталей происходит посредством использования болтов или фланцев. Чтобы сделать оборудование тяжелым, внутрь образованной полости заливают бетон. Основным бурильным инструментом является стакан. Торец стакана имеет заострение в центре, поэтому при проведении работ снаряд проникает в грунт на большую глубину и без особых усилий. Дополнительно по кромке размещены острые зубья, предназначенные для разрушения влажных пород.

В верхней части стакана оборудовано место, куда бьет штанга в процессе. Оно называется наковальней. В случае использования снаряда больших размеров сохраняется ровная забивка скважины. Длина стандартного оборудования должна превышать 2 метра. Для изготовления желонки используют стальную трубу с диаметром более 90 мм. Внизу находится клапан, открытие которого происходит при соприкосновении установки с землей. Такой подход обеспечивает проникновение земли в снаряд.

Как только оборудование начинает подниматься, клапан под тяжестью грунта закрывается. Тросы изготовлены из стальных канатов, выполненных из соединенной проволоки, что обеспечивает их высокую прочность и долговечность. Толщину троса подбирают в зависимости от массы снаряда забивной штанги. При выборе оборудования во внимание принимают подсчитанное разрывное усилие. Дополнительно рекомендуется учитывать коэффициент безопасности работ.

В некоторых случаях бурение скважин производится с использованием так называемых обсадных стенок. Суть технологии заключается в укреплении ствола скважины специальными трубами, которые выпускают в двух модификациях.

Муфтовые. Такие трубы с двух сторон оборудованы резьбой. Фиксация обсадных элементов осуществляется посредством предусмотренного резьбового соединения на концах труб.
С высаженными концами. Стыковка происходит благодаря особой конструкции трубы, на одном из торцов которой расположена высадка. Она представляет собой увеличенное сечение, созданное путем термической обработки. Внутри сечения находится резьба.

Некоторые владельцы загородных участков для обсаживания используют трубы из ПВХ. При строительстве гидротехнического сооружения рекомендуется тщательно подойти к подбору элементов буровой установки.

Для этого стоит определить тип грунта, с которым предстоит работать, глубину скважины и сроки, необходимые для выполнения работ.

Читайте также: