Назначение оборудования
Когда состав и свойства грунта неоднородны и существенно различаются на разных глубинах, применяются комбинированные методы бурения, такие как, колонковое ударно-вращательное бурение. При таком бурении породоразрушающий инструмент (долота или коронки) одновременно забивается и закручивается в грунт. В этом случае ударное воздействие приводит к дроблению и выкрашиванию грунтовой массы, а образовавшиеся при этом выступы на дне выработки срезаются резцами вращающегося бурового инструмента. Важно отметить, что забивание и закручивание породоразрушающего инструмента осуществляется двумя независимыми устройствами – вращателем и пневмомолотом. Такая технология позволяет осуществлять ударно-вращательное бурение с использованием оборудования и инструмента для вращательного бурения, к которому добавляется молот (как правило, буровой пневмоударник) для передачи ударного импульса буровому инструменту.
Классификация инструмента
К основному инструменту для ударно-вращательного бурения скважин относятся пневмоударник, обеспечивающий не менее 1000 ударов в минуту, и породоразрушающая насадка (долото или коронка), способная выдерживать нагрузки при действии больших ударных импульсов и крутящих моментов. Конструкция бурового пневмоударника состоит из цилиндра с поршнем, приводимым в движение энергией сжатого воздуха, поступающего в цилиндр от компрессора через бурильную колонну. При этом энергия воздушного потока преобразуется в возвратно-поступательное движение поршня, ударяющего по породоразрушающему инструменту. Отработанный воздух выбрасывается через специальные отверстия, что приводит к дополнительному разрушению породы и подъему шлама. В зависимости от характеристик скважины и условий бурения могут применяться пневмоударники различных видов, отличающиеся диаметром, типом воздухораспределения (клапанный или бесклапанный), типом соединения с породоразрушающим инструментом (шлиц или байонет), ударной мощностью и т.д.
В свою очередь, выбор породоразрушающего инструмента определяется геолого-техническими условиями бурения. Так, при бурении кольцевых скважин используются различные коронки, представляющие собой полый цилиндрический корпус с породоразрушающими вставками (резцами), расположенными на рабочем конце. Крепление буровой коронки к пневмоударнику осуществляется с помощью резьбового соединения. Основные виды коронок для ударно-вращательного бурения:
- КПК - коронки для пневмоударного комплекса;
- КПЗ - коронки пневмозабивного комплекса;
- СПК - коронки для снаряда пневмоударного колонкового.
Серийно выпускаемые коронки имеют диаметр в диапазоне 93-172 мм и различаются числом пластин твердого сплава, формой пластин твердого сплава (прямоугольная или цилиндрическая), типом заточки (симметричная или асимметричная) и выходом резцов над торцом коронки.
Наконец, для бурения сплошным забоем и проработки ствола скважины применяются буровые долота с различным диаметром, формой головки и количеством разрушающих твердосплавных лезвий.
Принципиальное устройство комплексов пневмоударно-колонкового типа
Типичный буровой комплекс пневмоударно-колонкового типа состоит из гладкой штанги с погружаемым буровым пневмоударником требуемого диаметра, стабилизатора, породоразрушающего инструмента, а также переходников для сопряжения резьбовых соединений. При этом буровая штанга используется как для вращения породоразрушающего инструмента, так и для подачи сжатого воздуха к пневмоударнику.
Ключевые преимущества
Основное назначение колонкового ударно-вращательного оборудования – бурение скважин в горных породах низкой или средней крепости, в том числе в рыхлых отложениях россыпей, а также в породах высокой крепости, в том числе абразивных и трещиноватых. Среди преимуществ данного вида бурения можно выделить:
- универсальность, обеспечиваемую большим количеством выпускаемых коронок и долот;
- высокую производительность;
- относительно небольшую себестоимость за счет высокой скорости бурения.
