VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Буровая установка- это комплекс бурового оборудования и сооружений, предназначенных для бурения скважин, смонтированный на шасси грузового автомобиля повышенной проходимости. Конструкция определяется назначением скважины, условиями и способом бурения, для которых она предназначена. Это может быть бурение скважин под воду, для установки свай, геологоразведочные работы и пр. Крутящий момент на бур передается либо от основного двигателя автомобиля, либо от отдельного дизельного агрегата с собственной КПП. Погружение бура в породу происходит методом вращательного или вращательно-ударного копания [1].

На сегодняшний день существует множество различных способов бурения и конструкций буровых машин. Стараются улучшить технические характеристики машин, эффективность бурения, а так-же облегчить сам процесс бурения. Вот несколько примеров:

Рассмотрим патентное изобретение РФ № 2204679 [2]. Существуют самоходные буровые установки УГБ-50М, УГБ-1ВС, предназначенные для бурения гидрогеологических, инженерных и разведочных скважин. Основной вид бурения - вращательный, без промывки с использованием шнеков. Установка состоит из бурового станка, бурильной колонны, состоящей из шнеков, и также позволяет бурить ударно-канатным способом. Недостатком установки является наличие дорогостоящего оборудования - бурового станка, гидравлического и электрического оборудования, а также она требует значительных затрат времени на спускоподъемные операции. Наиболее близким аналогом изобретения является "Колонковый электромеханический буровой снаряд", основанный на разрушении горной породы (льда) резцами кольцевой коронки с получением керна, взятый нами за прототип. Недостатком данного устройства являются сложность его конструкции при использовании устройства для бурения рыхлых, слабосвязных и пористых горных пород из-за специфичности выполняемых функций бурения скважин во льдах с низкими температурами до -57 ^oС и как следствие этой специфичности - низкий КПД при бурении указанных выше пород. Техническим результатом изобретения является создание более простого устройства для бурения скважин в рыхлых, слабосвязных и пористых породах и повышение КПД устройства, рис 1.

Рис. 1. Буровая установка

1 - буровой инструмент (конусный шнек с ребордами), 2 - Электродвигатель прямого вращения, 3 - Редуктор, 4 - Расширитель скважины, 5 - Редуктор обратного вращения, 6 - Распорное устройство, 7 - Утяжеленная бурильная труба, 8 - Опорные подшипники, 9 - Грузонесущий кабель, 10 - Кабельный замок, 11 - Токосъемник, 12 - Источник электрической энергии, 13 - Лебедка, 14 - Мачта, 15 - Ролик.

Устройство содержит подвешенный через кабельный замок на грузонесущем кабеле породоразрушающий буровой инструмент, редуктор прямого вращения, закрепленный между буровым инструментом и электродвигателем, лебедку, на которой намотан грузонесущий кабель, источник электрической энергии. Дополнительно снабжено расположенными на одной оси редуктором обратного вращения, размещенным на другом конце электродвигателя, расширителем скважины, распорным устройством и утяжеленной бурильной трубой. Расширитель выполнен в виде конусного шнека с ребордами, армированными твердым сплавом, жестко соединенного с редуктором обратного вращения. Утяжеленная бурильная труба соединена с распорным устройством посредством опорных подшипников. Буровой инструмент выполнен в виде конусного шнека с ребордами, армированными твердым сплавом. Изобретение обеспечивает увеличение КПД устройства практически в два раза.

Патент РФ № 2278235 [3]. Способ алмазного бурения скважин, заключающийся в воздействии на забой скважины и разрушении породы алмазной коронкой с одновременной промывкой воздухом, отличающийся тем, что промывку ведут воздухом с добавлением в него на поверхности сплава Вуда¹ в виде порошка или гранул, причем концентрация сплава Вуда 50-100 г на 1 м³ воздуха.

Известен способ алмазного бурения скважин, принятый за прототип. Способ заключается в воздействии на забой скважины и разрушении породы алмазной коронкой с одновременной продувкой воздухом. Недостатком данного способа является низкая эффективность охлаждения алмазной коронки. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности охлаждения алмазной коронки, таблица 1.

Таблица 1

Влияние добавления сплава Вуда на качество бурения

Очистной агент	Температура нагрева матрицы коронки на расстоянии 1мм от торца, оС	Механическая скорость бурения
Сжатый воздух	290	1.3
Сжатый воздух с концентрацией сплава Вуда 50г на 1 м3 воздуха	180	1.9
Сжатый воздух с концентрацией сплава Вуда 75г на 1 м3 воздуха	140	2.2
Сжатый воздух с концентрацией сплава Вуда 100г на 1 м3 воздуха	110	2.5

Применение данного способа алмазного бурения скважин обеспечивает следующие преимущества: Повышение эффективности охлаждения алмазной коронки; Низкие потери промывочного агента при бурении в зонах поглощения промывочной жидкости; Повышение скорости бурения; Улучшение выноса шлама с забоя скважины.

Проанализировав патентную документацию, связанную с новшествами в области буровых машин, можно прийти к выводу, что их конструкцию и способы бурения, стараются адаптировать к определенной среде, а так же улучшить качество и технические характеристики. В настоящее время буровые машины имеют огромное применение, начиная от бурения скважин под воду для домашних нужд и заканчивая добыванием нефти и геологоразведочных работ.

¹ Сплав Вуда- тяжелый легкоплавкий сплав, изобретенный в 1860 году английским инженером Барнабасом Вудом. Состав: Олово – 12,5 %; Свинец – 25 %; Висмут – 50 %; Кадмий – 12,5 %.

Список использованных источников:

1.Буровые установки[Электронный ресурс] – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org

2. Авторское свидетельство РФ № 2204679. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.freepatent.ru/

3. Авторское свидетельство РФ № 2278235. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.freepatent.ru/

Код для цитирования: Скопировать