Из всех разновидностей ударного бурения применяется только ударно-канатное (рис. 18.)
|
| Рис. 18. Схема ударно - канатного бурения |
Буровой инструмент состоит из долота /, ударной штанги 2 и канатного замка 3. Он подвешивается на канате 4, который перекидывается через блок 5 мачты 12, оттяжной ролик 7 балансира 6, вспомогательный ролик 8. Канат навивается на барабан 11 бурового станка. При вращении шестерен 10 шатун 9, совершая возвратно-поступательное движение, приподнимает и опускает балансирную раму 6. При опускании рамы оттяжной ролик 7 натягивает канат и поднимает буровой инструмент над забоем. При подъеме рамы канат опускается, долото падает на забой и разрушает породу.
По мере углубления скважины канат удлиняют (свинчивают с барабана 11). Цилиндричность скважины обеспечивается поворотом долота во время его подъема над забоем. Долото поворачивается во время работы само по себе, так как канат раскручивается под нагрузкой (во время подъема) и скручивается при снятии нагрузки (во время удара долота о породу).
По мере накопления на забое разрушенной породы (шлама) возникает необходимость в его очистке. Для этого поднимают буровой инструмент из скважины и спускают в нее желонку (ведро с клапаном в дне). При погружении желонки в смесь из пластовой жидкости (или доливаемой в скважину) и разбуренных частиц породы клапан открывается и желонка заполняется этой смесью. Во время подъема желонки клапан закрывается. Желонка опускается в скважину столько раз, сколько необходимо для очистки забоя от выбуренной породы. После очистки забоя в скважину спускают буровой инструмент и процесс бурения продолжается.
При ударном бурении скважина, как правило, не заполняется жидкостью. Поэтому во избежание обрушения породы с ее стенки в скважину спускают обсадную колонну, состоящую из металлических обсадных труб, соединенных с помощью резьбы или сварки. По мере углубления скважины обсадную колонну продвигают к забою и периодически удлиняют (наращивают) на одну трубу.
С увеличением длины обсадной колонны продвижение ее к забою затрудняется. Наступает такой момент, когда обсадную колонну невозможно опустить вниз даже с помощью специального забивного устройства. В этом случае спущенную обсадную колонну оставляют в скважине, внутрь ее спускают вторую обсадную колонну, скважину углубляют долотом меньшего диаметра, а колонну наращивают. Вновь наступает момент, когда и вторая обсадная колонна не опускается, что вынуждает спускать третью колонну еще меньшего диаметра и т. д. до тех пор, пока не будет достигнута проектная глубина. Таким образом в скважину может быть спущено несколько обсадных колонн.
Эффективность ударно-канатного бурения прямо пропорциональна массе бурового инструмента, высоте его падения, ускорению свободного его падения, числу ударов долота о забой и обратно пропорциональна квадрату диаметра скважины. Однако при всех прочих равных условиях производительность ударно-канатного бурения в значительной степени зависит от правильности выбора для данной породы типа долота.
При бурении в породах мягких и средней твердости наилучшие результаты получают, если используют двутавровые долота (рис. 19, а). Они имеют широкое и сравнительно тонкое лезвие с двутавровой формой боковых поверхностей лопасти ' долота.
При бурении в твердых породах целесообразно использовать зубильные тяжелые долота (рис. 19,6). Эти долота по сравнению с двутавровыми более массивны. Для срезания выступов на стенке скважины долоту придают округленную форму.
При бурении в твердых трещиноватых породах больший эффект дают крестовые долота (рис. 19, в).
Увеличение высоты падения инструмента приводит, с одной стороны, к повышению эффективности удара, а с другой стороны,— к уменьшению числа ударов в единицу времени. Практика показала, что оптимальная длина хода оттяжного ролика составляет 350—1000 мм, а число ударов в минуту 40__50
Ускорение свободного падения инструмента в скважине зависит от высоты столба жидкости, обогащенной частицами выбуренной породы, а также от плотности этой жидкости. Следовательно, для увеличения эффективности ударно-канатного бурения необходимо своевременно очищать забой скважины от выбуренной породы.
Станки, используемые при ударно-канатном бурении, имеют сравнительно небольшую массу (7— 20 т), поэтому их легко транспортировать, что важно для организации буровых работ в отдаленных от населенных пунктов районах.
При бурении нефтяных и газовых скважин ударный способ в СССР не применяют. Однако его используют при проходке скважин для добычи воды, а также в угольной и горнорудной промышленности (вентиляционные стволы и т. д.).
