Лекция № 7 Производительность буровых станков

При работе станков, помимо собственного бурения, производится также вспомогательные операции: опускание, подъем, наращивание и разборка бурового става, очистка скважины, замена бурового инструмента, перемещение станка между скважинами и установка его, перенос кабеля и др. Время, затрачивание на выполнение этих операций, зависит от вида бурения, кинематической схемы станка, длины штанг, уровня механизации наращивания и разборки бурового става и смены долот (коронок), расстояния между скважинами и других факторов.

С достаточной точностью суммарное удельное время выполнения основных (бурение) и всех вспомогательных операций, приходится на 1 м пробуренной скважины, можно считать постоянным для принятой модели бурового станка при определенном показателе трудности бурения Пб. В этом случае сменная производительность бурового станка (м/смену) без учета внеплановых простоев

Qб = [Tс –(Tп.з +Tр)]/(tо + tв),

где Тс, Тп.з и Тр – продолжительность соответственно смены, подготовительно-заключительных операций и вспомогательное время на бурение 1 м скважины, ч; tо = ℓ/Vб;

Vб- техническая скорость бурения скважины, определяемая конкретно для каждого вида бурения и модели станка по приведенным формулам.

Вспомогательное время tв – устанавливается путем измерения продолжительности всех вспомогательных операций при бурении скважины определенным станком; в приближенных расчетах оно может приниматься по материалам технического нормирования. Для шнекового бурения при Пб = 1—5 tв= 1.5-4.5 мин; для шарошечного бурения tв = 2—4 мин; для пневмоударного бурения при Пб = 6—25 tв = 4—8 мин.

Чистое время работы станка в течении смены (ч)

где n – число скважин, пробуренных за смену; Lci – глубина i-й скважины,м.

Продолжительность смены (ч)

Тс> Траб + Тп.з + Тр,

Тс –(Траб + Тп.з + Тр) = Тс.пр,

где Тс.пр – общее время внутрисменных простоев бурового станка, ч.

Практически величина Тс.пр = (0.15—0.23) Тс т.е. ежесменные простои каждого станка достигают 0.9-1.3 ч. Причины этих простоев заключаются главным образом в аварийных остановках и ремонтах (до 35%), внеплановых отключений электроэнергии и сверхнормативных затратах времени на технологические операции. Длительность простоев зависит от совершенства конструкции, кинематической схемы станка, степени соответствия комплектующего оборудования условиям эксплуатации, уровня трудовой дисциплины и квалификации персонала, организации самого процесса бурения.

Кроме внутрисменных имеются еще целосменные простои буровых станков. Причинами этих в основном организационных простоев (до 15-20% общего годового фонда времени) являются плановые и неплановые ремонты и перегоны станков, отсуствия экипажей, перерывы при взрывных работах, отсуствие фронта работ и т.д. Таким образом, в целом потери рабочего времени составляют до 35%. С учетом различных вспомогательных работ коэффициент производительного использования буровых станков составляет от 35 до 0.6.

2. Совершенствование буровых работ

Оснащение карьеров станками СБШ-250-20 (для бурения скважин глубиной до 20 м без наращивания штанг) СБШ-250-32 ( для бурения скважин до 32 м с наращиванием двух штанг), СБШ-250 К-2 (бурение без наращивания штанг до глубины 20 м с одновременным термическим расширением заряжаемой части скважины до 400 мм) позволяют увеличить производительность труда при бурении на 25-40%. Создаются станки СБШ-250-55 – для работы в условиях с температурой до -55°С, шарошечные долота с новыми формами породоразрушающих зубков.

Шарошечное бурение совершенствуется в следующих направлениях:

1. Идея бурения без наращивания бурового става, что предотвращает зашламование опор долота и сокращает продолжительность вспомогательных операций на 45-55% , реализована путем создания вращательно-подающего механизма шпиндельной системы и комбинированной шпиндельно-патронной схемы.

2. Для обеспечения возможности изменения частоты вращения долота в диапозоне 1-5 с -1 и достижения высоких скоростей бурения разработаны конструкции буровых ставов с невращающимся внешним корпусом и демпфированным опорным узлом, а также с наложением на буровой инструмент высокочастотной вибрации с помощью магнитостриктора ( электровибробура) или других устройств.

3. Станки с форсированным режимом бурения (nв = 2-5 с -1 ) должны быть оснащены системами автоматического поддержания такого режима, обеспечивающего максимальную производительность станка при надежной работе всех его узлов. Кроме того станки должны быть оснащены системами принудительной смазки опор долот в процессе бурения и пылеподавления диспергированной водой в затрубном пространстве на расстоянии от забоя скважин.

4. Для обеспечения требуемых санитарно-гигиенических условий работы буровой бригады должны быть существенно снижены вибрация, шум, запыленность и перепады температуры на рабочем месте. Это снижение достигается при новых схемах вращательно-подающего механизма, невращающемся корпусе бурового става, очистке воздуха в кабине станка с помощью кондицирующих установок.

5. Создание новых шарошечных и комбинированных высокостойких породоразрушащих инструментов. Обеспечивающих эффективное бурение однородных и различных по крепости и абразивных пород.

Полная реализация указанных направлений позволяет увеличить скорость шарошечного бурения 1.8-2 раза и производительность станков в 1.6-1.8 раза, а также увеличить стойкость серийно выпускаемых штыревых шарошечных долот в 2 — 3 раза.

Шнековое бурение совершенствуется в направлениях:

— применения высоких мачт и длинных шнеков для бурения с минимальным числом наращиваний бурового става, с полной механизацией процессов его сборки;

— применения в качестве бурового инструмента резцов с вращающимися режущими элементами, которые при увеличения усилия подачи до 150-200 кН позволяют в породах с Пб 4—5 увеличить техническую скорость бурения до 50-60 м/ч;

Читайте так же:
Снятие и установка сигнализации с автозапуском

— посредством широкого внедрения шнекопневматического способа очистки скважин от буровой мелочи;

— использования системы охлаждения резцов водой или водовоздушной смесью, что позволяет увеличить частоту вращения бурового става до 4 с -1 и более.

Пневмоударное бурение совершенствуется в следующих направлениях:

— применения повышенного давления сжатого воздуха ()до 1.5-2 МПа);

— разработка станков, работающих без наращивания бурового става;

— создание мобильных многошпиндельных станков на пневмоколесном ходу, оснащенных малогабаритными и высокопроизводительными компрессорами;

— разработка новых типов пневмоударников с повышенной энергией удара и эффективной системой воздухораспределения;

— создание износостойких коронок, в том числе со сменной головной частью и продувочными каналами большого сечения.

Термическое бурение совершенствуется в направлениях:

— применение механического бурения пород с последующим расширением скважин воздушно-огневым способом;

— применения для разрушения трудно термобуримых горных пород знакопеременных температурных полей (попеременное воздействие на забой скважины газовой струей и распыленных сжатым воздухом водой);

— изыскание и разработка новых методов интенсификации термического разрушения пород, обеспечивающих повышение скорости и расширения диапозона термобуримых пород.

Общими направлениями совершенствования всех видов бурения является полная механизация всех вспомогательных операций и улучшения организации буровых работ.

Дата добавления: 2016-10-07 ; просмотров: 5241 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Буровые работы

В современном строительстве особого внимания заслуживают буровые работы. Они являются комплексом действий, которые направлены на создание скважин инженерного, эксплуатационного, технического, строительного, геологического и другого назначения. Они также могут включать подготовительные работы, возведение наземных дополнительных конструкций и коммуникационных сетей, монтаж и демонтаж специализированного оборудования. Бурение является технологическим процессом воздействия на горные породы или грунты в лобовой части скважины с целью их разрушения. Это процесс образования земляных выемок цилиндрической формы и подачи на поверхность продуктов разрушения.

Если буровые работы – это непрерывные процессы, то бурение отличается цикличностью. Операции по разрушению пород забоев буровыми инструментами ( при помощи долота или коронки) сменяются очищением стволов посредством сжатого воздуха и подъёмом бурильных колонн для того, чтобы производить замену рабочих органов или ремонт, крепить ствол при помощи обсадных труб и прочие действия. Скважина – это выработка в горной породе или грунтах, которая имеет цилиндрическую форму. Ширина скважины намного меньше, чем ее глубина. Верх выработки – это устье скважины, стенки формируют ствол, а днище – забой. Бурение может иметь различное направление, масштабы и функциональное назначение. Также для него может использоваться разнообразное оборудование, отличающееся различными техническими характеристиками. Скважины необходимы для многих отраслей деятельности современного человека:

поиска и разведывания мест залегания полезных ископаемых разного происхождения;
их добычи (твердых, жидких и газообразных);
изучения особенностей грунтов и горных пород;
установки оборудования;
выкачивания воды;
закрепления грунта, устройства почвенных анкеров, цементации и усиления оснований под фундаментные конструкции;
шпунтовых ограждений котлованов и траншей.

Учитывая огромные масштабы загородного строительства, особого внимания заслуживают такие виды буровых работ, как бурение на воду. Они дают возможность обеспечить строения индивидуальными средствами водоснабжения. Работы представляют собой комплекс высокотехнологичных операций, которые требуют тщательной подготовки, высокого уровня инженерных знаний и наличия специализированного профессионального оборудования. Бурение на воду может осуществляться на глубину до 30 м («на песок») и более («на известняк»).

Песчаные скважины пробуриваются исключительно до песчаных водоносных горизонтов. Такая вода, как правило, не используется в качестве питьевой, а только для хозяйственных нужд или полива. Однако, при помощи использования новейшего фильтрационного оборудования, можно добиться относительно высоких качественных показателей такой воды. Что касается бурения «на известняк», то оно представляет собой более сложную и трудоемкую работу и предполагает использование двух обсадных труб. Одна из них необходима для защиты от обрушений почвы, а вторая – для прокачки при помощи скважинного насоса.

Способы и технологически особенности бурения

На сегодняшний день выделяют несколько групп способов бурения. Они бывают механическими, физическими и ручными. Наибольшую популярность получили механические методы, при которых используются станки и машины ручного типа. К физическим способам можно отнести термический, гидравлические, электрогидравлические, ультразвуковые и другие, которые еще не получили широкого распространения. Ручное бурение может использоваться для грунтов, которые отличаются минимальной твердостью и плотностью.

Каждый из указанных способов бурения требует более подробного описания:

вибрационное бурение (до 40 м) – подходит для песчаных и глинистых пород. Первый вариант предполагает собственно вибрационное бурение, а второй — виброударное. Суть вибрационного бурения состоит в том, что в результате вибрирования существенно снижаются показатели механического сопротивления породы, что обеспечивает возможность максимально быстрого погружения в грунт. Виброударное же бурение предполагает погружение инструмента под воздействием частых ударов, поэтому используется для грунтов, обладающих высоким лобовым сопротивлением;
термическое бурение (до 22 м) – предполагает сжигание пород при температуре около +2000°С, которая обеспечивается специальной горелкой. Отличается высокой производительностью и скоростью, а также надежностью;
гидравлическое бурение (до 8 метров) используется в легком суглинке и водонасыщенной почве. Вода под давлением разрушает породы, остатки которых выводятся с водой вдоль скважины;
роторное бурение (до 100м) используется для обустройства скважин диаметром до 230 мм. В процессе работы подается вода или раствор глины, которые удаляются на поверхность вместе со шламом, создавая лучшие условия для работы. Отличается высокой производительностью (на 300% выше, чем вибрационного), скоростью и относительно низкой стоимостью;
шнековое бурение (до 100м) – может проводиться сплошным или кольцевым забоем;
вращательное бурение (до 100м) – может быть колонковым или роторным. Можно проводить как с промывкой водой, так и с пневматическим охлаждением;
ударное бурение (до 50 м) – используются станки ударно-канатного действия, оборудованные различным инструментом — долотом, забивным стаканом, желонкой, ударной или раздвижной штангой, канатным замком и канатом
алмазное бурение используется для того, чтобы вскрывать твёрдые строительные материалы: бетон, гранит, кирпичные стены и каменные основания;
ударно-вращательное бурение (до 50м) используется в условиях твердых пород.

Читайте так же:
Установка системы автоматического открывания ворот

Существуют и другие способы бурения, однако они не получили большого распространение из-за того, что не до конца разработаны и отличаются дороговизной, поэтому в больших масштабах не используются.

Практическое применение бурения

Бурение необходимо в различных сферах деятельности, особенно в строительстве. Данный тип инженерно-геологических изысканий играет очень важную роль на этапе проектировки будущих сооружений и перед закладкой фундаментных конструкций. Разрабатывается проект, при котором информация о физико-химическом составе грунтов позволяет аргументировать целесообразность застройки зоны, этажность зданий и расстояние до других объектов. Бурение при земляных работах позволяет гарантировать устройство надежного фундамента, так как исходя из полученных аналитических данных, подрядчики определяют тип и количественные характеристики стройматериалов, оптимальное для строительства время года и другие особенности.

Комплекс буровых работ проводится также и с целью повышения надежности фундамента разных сооружений. Большинство зданий подвергаются негативным факторам внешнего типа – как механическим, так и химическим, связанным с сейсмическими и природными процессами. При этом повреждения фундамента являются наиболее опасными, поэтому их крепление требует кардинальных мер. Эти технические задания можно решить в результате внедрения буроинъекционных свай, для чего по всему периметру пробуриваются выемки нужной глубины, которые заполняются бетонными растворами при помощи бетонных компрессорных установок. Высокое давление толкает смесь в полости, образуя монолитное соединение – при этом сваи способны принимать на себя часть нагрузок сооружения, способствуя укреплению изоляционного слоя.

Кроме того, скважины необходимы для:

добычи питьевой воды;
обустройства шпунтовых ограждений – они имеют место для строительства зданий в больших городах, так как при их использовании полностью отсутствуют вибрационные процессы. Ограждение предотвращает попадание грунтовых вод в рабочие зоны и исключает влияние на фундамент соседних зданий. Оно может быть как временным, так и постоянным. Технология предполагает строительство стен, удерживаемых сваями из дерева или железобетона – такой способ укрепления грунта способен выдерживать большие нагрузки и обеспечивать безопасность проведения строительства возле многоэтажных сооружений;
устройства свай буронабивного типа – строительных скважин, которые усиливаются металлическими каркасами и заполняются цементными растворами. Их использование позволяет существенно армировать фундаментные конструкции, и значительно продлевать эксплуатационные сроки сооружений. Данные технологические процессы особенно востребованы на водянистых грунтах, где простой ленточный фундамент не способен справиться с природными воздействиями;
бурения скважин для тепловых насосов;
бурения промышленных выемок и других отраслей.

Это очень важный тип работ, который используется многими подрядчиками, однако доверять их лучше всего только профессионалам икомпаниям, предлагающим современное оборудование, которое играет важнейшую роль при произведении бурения.

Буровые установки

Большая часть буровых установок оснащается механизированным приводом, поэтому может быть использована для бурения на достаточную глубину. Они отличаются высокой производительностью и мощностью, поэтому подходят для решения технологических задач любой сложности. Сегодня в строительстве наибольшей популярностью пользуются:

установки для ударно-канатного бурения;
шнековые буровые установки;
роторные установки;
ручное оборудование.

Ручные агрегаты – перфораторы функционируют при помощи сжатого воздуха, исходящего от компрессоров, и используются для твердых и мерзлых грунтов. Они бывают ручными, колонковыми или телескопическими. Рабочий орган такого инструмента – бур, обладающий ступенчатым профилем, необходимым для снижения сил трения.

Что касается ударно-канатных установок, то относительно простая конструкция такого оборудования способна обеспечить высокий рабочий ресурс. Единственным недостатком таких агрегатов является низкая скорость работы, а при прохождении водоносных горизонтов может потребоваться дополнительная обсадка трубами больших диаметров, что повысит стоимость разработки. Конструктивно установка такого типа состоит из:

опорной треноги с блочком;
приводного механизма;
снаряда желонка.

Ударно-канатное оборудование очень простое в использовании и является одним из первых, которое начали разрабатывать для данных целей.

Шнековые установки состоят из шнека (винта), который обеспечивает подъем разрыхленных грунтовых масс. При этом длина штанги со шнеком составляет обычно не более 3 метров, а для дальнейшего наращивания используется специальная резьба. Бурить можно как вручную, так и механическим способом. После нескольких оборотов рабочий инструмент извлекается для того, чтобы удалять остатки раздробленных грунтов. По сравнению с канатными агрегатами, такие отличаются значительно большей производительностью, однако недостатком является необходимость постоянно доставать инструмент для очистки.

Читайте так же:
Сигнализация на автомобиль конвой установка

Также особого внимания заслуживает бурение с промывкой – оно осуществляется с помощью специального оборудования, которое позволяет быстро подымать разрушенные грунты при помощи потоков жидкости — промывка при этом может быть прямой или обратной. Такие установки являются очень производительными и быстрыми в работе, однако и стоимость их значительно выше.

Существуют и другие виды буровых установок – они используются в зависимости от типа грунта, условий эксплуатации, а также функционального назначения скважин, которые необходимо пробурить.

Состав комплекса буровой установки для бурения нефтяных скважин: разъясняем по полочкам

Нефтяная буровая установка представляет собой комплекс специализированного оборудования для бурения нефтегазовых скважин. Устанавливается непосредственно на месте бурения, с помощью нее операции выполняются самостоятельно, поскольку все механизмы автоматизированы. Буровое оборудование позволяет добывать нефть при любых погодных условиях.

Характеристики буровых установок

Назначение буровой установки
Грузоподъёмность/глубина бурения
Тип привода
Способ бурения
Тип шасси (для самоходных установок)
Крутящий момент (кНм)

БУРОВЫЕ НАСОСЫ

Основной элемент бурового насоса представляет собой поршень, совершающий возвратно-поступательные перемещения в цилиндре и создающий давление для движения объема жидкости. Буровые насосы обычно используют для обеспечения циркуляции большого количества бурового раствора (19— 44 л/с) по бурильным трубам через насадки на долоте и обратно на поверхность. Следовательно, насос должен создавать давление, достаточное для преодоления значительных сил сопротивления, и перемещать буровой раствор.

Применяют насосы двух типов:

двухцилиндровые насосы (дуплекс-насосы), включающие в себя два поршня двойного действия (в этом типе насоса поршень создает давление одновременно при поступательном и обратном ходе);

трехцилиндровые насосы, в состав которых входят поршни одинарного действия (в этом типе насоса поршень создает давление только при поступательном ходе).

Регулировать объем и давление можно, изменяя внутренний диаметр цилиндра (путем использования цилиндровых втулок разных диаметров) или размеры поршня.

Применение буровых установок

Бурение неглубоких (до 25 метров) скважин небольшого диаметра (76—219 мм) при сейсморазведке и инженерных изысканиях.
Бурение скважин средней глубины (до 600 м) — структурных и поисковых скважин на твёрдые полезные ископаемые.
Бурение глубоких (до 6000 м) разведочных и эксплуатационных скважин на нефть и газ.
Капитальный ремонт и испытания скважин на нефть и газ.
Бурение скважин на воду.
Бурение неглубоких (до 32 м) скважин большого диаметра (до 1,5 м) для строительства буронабивных свай (свайные фундаменты).
Бурение взрывных скважин на открытых горных выработках и в шахтах.
Сверхглубокое бурение (до 15 000 м) разведочных и эксплуатационных скважин на нефть и газ. (В России первая сверхглубокая скважина была пробурена глубиной 12 262 метров на Кольском полуострове).

Конструкция типовой А-образной буровой установки для бурения скважин на нефть и газ

Для того, чтобы перемещать вычешно-лебедочный блок со всем оборудованием и бурильными трубами в пределах куста, все установки кустового бурения оборудуются специальным механизмом, который двигает всю эту махину по рельсам. Тот же механизм отвечает за горизонтальное выравнивание собственно в процессе самого бурения.

Что касается выбора класса буровой установки, при разработке газового или нефтяного месторождения, то тут основными показателями являются сама конструкция скважины и глубина бурения по проекту.

Буровые вышки делятся на два типа: башенные и А-образные. Для прямого, визуального контроля за процессом бурения в середине любой вышки устанавливается специальный балкон. В нем дежурит один из помощников бурильщика. Кронблок монтируется на верхней площадке вышки, соединяясь талевым канатом с талевым блоком.

Современные А-образные вышки оснащаются АСП механизмом (Автомат Спуска Подъема труб). А основания вышки могут быть разными, но к ним предъявляются несколько важных требований: прочность/устойчивость, надежность при многократных транспортировках, монтажепригодность.

Основным механизмом любой буровой установки для бурения скважин на нефть и газ является буровая лебедка. Она занимается подъемом и спуском бурильных и обсадных труб и передачей вращения ротору. Место монтажа самого ротора это центр буровой площадки. Ротор передает вращение бурильной колонне при роторном типе бурения. Так же ротор удерживает на весу всю колонну бурильных и обсадных труб. А с помощью карданной передачи или с какого либо другого индивидуального привода уже ротор приводится в движение через ту самую буровую лебедку.

Буровой раствор, под большим давлением, подается в бурильную колонну с помощью вертлюга. Его подвешивают на прочный крюк и соединяют с гибким буровым рукавом, который в свою очередь подсоединен к стояку. Вообще вертлюг можно назвать промежуточным звеном между этим самым буровым рукавом, талевым блоком и буровой колонной.

Виды и классификация нефтяных буровых установок

Различают несколько типов классификаций нефтяных комплексов, в основе которых определен важный критерий установки.

Конструкция

По конструкционным особенностям машины различаются между собой. Это объясняется тем, что определенный тип машины применяется только для узкого вида работ. По конструкции оборудование бывает:

Мачтовые (механическая часть располагается на двух опорах).
Башенные (имеет 4 механизма опоры, нагрузка на каждый из них распределяется равномерно).

Читайте так же:
Давление в системе модульной установки тонкораспыленной воды

Башенный тип сооружения нефтепромышленности

Как правило, башенные агрегаты отличаются большими размерами, а также высокой производительностью работ.

Способ перемещения

Буровое оборудование имеет различия и по способу перемещения. Эти особенности очень важны для работ на разных типах местности. Буровые агрегаты по критерию перемещения делят:

передвижные;
стационарные.

Мобильная Буровая Установка ZJ-30

Передвижные нефтяные буровые установки незаменимы при разведывательных мероприятиях, а также изучения состава местности. С помощью них специалисты берут пробы на проведение различных исследований. Стационарные же модели необходимы для добычи материала.

Место размещения

Добыча полезных ископаемых может проводиться на любой местности, независимо от того, твердая это поверхность или водоем. Основываясь на данные критерии, буровые установки разделяют на:

наземные;
морские (фиксация осуществляется на дно).

Нефтяные месторождения могут располагаться в любом месте, к тому же ее количество не зависит от того, находится она на твердой поверхности или в воде. Поэтому машины могут выкачивать нефть при любых условиях.

Морские нефтяные буровые установки

Способ бурения

Чтобы пробурить скважины, используют различные типы бурения. В зависимости от этого нефтяные установки разделяются:

Схема процесса бурения скважины на нефть

Вращательное бурение (работы осуществляются за счет вращательного движения специального конструктивного элемента машины).
Вращательно-ударное бурение (для получения скважины используется определенная сила удара, после чего элемент установки начинает вращательное движение).
Ударное (бурение проводится за счет удара элемента о поверхность местности).
Бурение вибрацией.
Огнеструйное бурение.

В последнее время разработан новый вид бурового оборудования, с помощью которого образование скважины происходит за счет разрядно-импульсного бурения.

К тому же нефтяные вышки могут работать от электрического, электрогидравлического или дизельного привода.

Использование нефтяных систем

Устанавливают системы для получения нефти блоками или агрегатами. В качестве монтажной основы применяются облегченные опоры. Эксплуатация осуществляется в несколько этапов:

Подготовка участка, где будет находиться данная система, проверка всего оборудования на исправность и целостность.
На местности проводят разметку, а также убирают все устройства, которые характеризуются высокой степенью пожароопасности.
В первую очередь собирается опорная часть, состоящая из лебедки и ротора, к ним уже при помощи специальных болтов прикрепляют хозяйственную и вспомогательную установку.
После этого осуществляется сборка осей, стола ротора и будущего центра скважины.

Термические методы извлечения нефти

Заключительным этапом проводится сборка вышки и дополнительного к ней оборудования. Все работы ведутся с помощью машинного крана.

Доставка машины для бурения считается довольно сложным процессом, который включает в себя:

Расчет, согласно ему решается вопрос о методе транспортировки.
Определение маршрута, в этом случае учитываются все уклоны местности, а также качество дороги.
Проверка и подготовка оборудования, с помощью которого будет крепиться агрегат к транспортировочному оборудованию.
Погрузка.

Доставка буровой установки может осуществляться полуприцепным механизмом, если позволяют размеры агрегата.

Видео по теме: О самоподъемной буровой установке «Тамдао 05»

Буровая установка для скважин воду: разновидности, преимущества, самодельные конструкции

Буровая установка для бурения скважин на воду — это механизм с системой взаимосвязанных узлов. С помощью такого оборудования ведется бурение грунта с целью добычи воды. Необходимость в этих работах возникает у жителей загородных домов, где отсутствует центральное водоснабжение. Работа выполняется с привлечением профессионалов или самостоятельно. Конструкцию можно изготовить своими руками.

Виды скважинных установок для бурения

Буровая установка для бурения скважин имеет несколько разновидностей:

Ударные конструкции. Отличаются высокой надежностью при эксплуатации. Базовую часть изделий составляет прочное основание, к которому крепится трос с долотом. Буровая установка на воду способна рыть скважины глубиной до 100 м. Несмотря на невысокую скорость, работа может проводиться на твердых, каменистых почвах.
Шнековые приспособления. В качестве рабочего инструмента используется шнек, с помощью которого ведется подъем измельченного грунта на поверхность. Оборудование обладает высокой производительностью, но нуждается в постоянной очистке рабочих частей.
Роторные изделия. Относятся к изделиям с ручным приводом, не требующим наличия электродвигателя. Обладая малой производительностью и небольшими габаритами, находят применение в работе с мягким грунтом. Это может быть песок или подвижные слои почвы.
Роторное бурение с промывкой. Относится к современным методам. Высокая скорость проводимых работ требует наличия дорогостоящего оборудования.

Достоинства самодельных бурильных установок

Самодельные агрегаты обладают рядом достоинств:

небольшие параметры и малый вес;
простота изготовления;
высокая функциональность;
возможность проведения работ на ограниченной территории;
использование стандартного источника электропитания;
приемлемая стоимость;
легкость в ремонте.

Оборудование удобно в эксплуатации. Все узлы имеют простую конструкцию и ломаются редко.

Бурение ударным способом

Принцип работы такого механизма заключается в резком движении вниз с высоты трубы, на конце которой находится ударный патрон. Под действием большого веса почва разрушается. Движение осуществляется при помощи лебедки. После нескольких ударов желонкой грунт поднимается на поверхность. После окончания процедуры в образованную скважину опускаются обсадные трубы. Они необходимы для устранения риска обвала боковых стенок.

Конструкция состоит из следующих элементов:

блок с треногой;
канат;
заостренная труба весом до 80 кг;
желонка.

Такой метод трудоемкий, но он имеет ряд преимуществ:

возможность разового извлечения большой массы грунта;
формирование колодца или скважины большого диаметра;
высокая производительность;
возможность проводить работы в зимнее время;
большая длительность эксплуатации полученного сооружения.

Читайте так же:
Установка дополнительной сигнализации в автомобиль

Однако имеются и недостатки:

большая продолжительность работ в случае глубокого залегания воды;
риск обвала грунта в процессе формирования скважины;
необходимость установки обсадных труб.

К оборудованию предъявляются особые требования: трос должен обладать достаточной степенью прочности и гибкости.

Бурение шнековым способом

Является недорогим и удобным способом, применяется на мягких, песчаных почвах.

Аппарат состоит из следующих частей:

бур или шнек, который ввинчивается в землю;
наращиваемая штанга;
привод: ручной или механизированный.

Расположенным снизу буром устройство ввинчивается в землю. Шнековыми режущими частями разрыхляется почва. Через некоторое время штанга с инструментом поднимается на поверхность и отходы удаляются. Если требуется большая глубина изготовления, то штангу постепенно наращивают.

К преимуществам такого метода относятся:

скорость выполнения работ;
простота сборки установки;
отсутствие необходимости привлечения квалифицированных работников;
маневренность аппаратуры;
работы могут проводиться на небольших участках.

К недостатку можно отнести малую глубину скважин.

Бурение роторным способом

Бурильные установки роторного типа относятся к универсальным конструкциям, но чаще используются для работы на твердом грунте, где много гальки, гравия или известняка. В состав конструкции входят элементы:

бур;
долото;
механизм вращения.

При бурении таким способом слои воды достигаются за небольшой промежуток времени.

В зависимости от степени твердости почвы используется разный режущий инструмент:

Ложковый бур. Применяется на мягких почвах (глина, песок). Он имеет форму спирали с расположенными на ней отверстиями.
Змеевидной формы. Используется для работы на суглинистых почвах.
Заостренный. Применяется для проходки плотной и каменистой толщи грунта.

Бурение с промывкой скважины

Бурение этим методом позволяет за 1 час пройти до 12 м. Во время бурения ведется промывка канала.

Она может происходить 2 способами:

Прямая. Жидкость для промывки подается по шлангу на дно скважины. После того как почва размоется, разрыхленная смесь выбрасывается наружу.
Обратная. Раствором заполняется канал, а затем смесь грунта и раствора удаляется из скважины.

Промывочный раствор выполняет несколько функций:

охлаждает рабочие части инструмента;
вымывает грунт;
укрепляет обсадную трубу.

Для подачи промывочного раствора в скважину применяются специальные насосы.

Установка состоит из 2 рам и вертлюга, расположенного между ними и передающего крутящий момент от двигателя к буру. К его корпусу крепится патрубок. Особое внимание уделяется герметичности мягкого элемента, потому что через него подается жидкость для промывки.

Продолжительность эксплуатации буровой установки во многом зависит от надежности вертлюга, поэтому для его изготовления используется сталь высокого качества. Зазор между сопрягаемыми с ним движущимися деталями делают минимальным, чтобы не происходило биение во время бурения..

Сборка малогабаритной буровой установки с ручным приводом

Станок для бурения скважин можно изготовить своими руками.

На первом этапе потребуются следующие инструменты и материалы:

труба диаметром 100 мм;
пластины из металла;
разборная штанга;
тройник;
муфта;
лебедка;
сварочный аппарат;

С одной стороны трубы приваривают стальные пластины в форме наконечника. Если есть шнек, то можно сначала приварить его, а к нему крепить металл.
С другой стороны нарезают резьбу.
Сверху на трубу накручивают тройник.
Устанавливают разборные штанги, которые делают из отрезков трубы. Они будут накручиваться в процессе работы, по мере опускания бура на большую глубину. Участки соединяют между собой муфтами. Сечение штанги может быть круглым или шестигранным, применение того или иного вида зависит от нагрузки.
При большой глубине бурения изготавливают вышку-треногу из металла или дерева. В ее верхней части формируют отверстие, через которое будет перемещаться штанга.
Для подъема штанги с большой глубины устанавливают лебедку.

Изготовление установки для бурения с электрическим приводом

Такая установка отличается более сложной конструкцией.

Для ее изготовления потребуются следующие инструменты и материалы:

бур;
стакан;
каркас;
электродвигатель;
сварочный аппарат;
болгарка.

Порядок монтажа следующий:

От трубы диаметром 120 мм отрезают стакан. Его размер должен быть таким, чтобы обеспечить хорошую проходимость. Желательно, чтобы его вес составлял 80 кг. Утяжеление конструкции дает дополнительное преимущество в работе.
С одной стороны по контуру формируют треугольные зубья.
Изготавливают бур. Для этого используют трубу с наружным диаметром 120 мм. С одной стороны на нем формируют резьбу, а с другой прикрепляют сваркой винтовую часть.
К шнеку приваривают металлические пластины. Их располагают под углом, обеспечивающим оптимальную проходимость.
С другой стороны трубы крепят штангу.

Бур является одним из основных элементов конструкции установки. В заводских условиях он изготавливается из качественного металла, а материалом встроенных в него пластин является инструментальная сталь, прошедшая термическую обработку до твердости 60-66 единиц по Роквеллу.

С помощью электродвигателя в скважину непрерывно подают воду. Желонкой, функцию которой выполняет бур, смесь воды и почвы подается наверх.

Если требуется больший размер выступающей части, то сверху еще крепят трубу.

голоса

Рейтинг статьи