взависимости от принципа обработки породы в забое — на установки сплошного разбуривания и колонкового или керново го бурения;
взависимости от места расположения главного двигателя —
на установки роторного типа с приводом, на земной поверхно сти и реактивно-турбинные с приводом на забое выработки.
Сочетание указанных принципов разделения буровых уста новок нередко переплетается между собой. Так, напр'имер, бу ровые установки для бурения стволов шахт могут быть уста новками роторного или реактивно-турбинного типа, установка ми сплошного разрушения породы или кернового бурения.
6.3.1. Буровые установки для бурения стволов шахт
Техническая характеристика отечественных буровых устано вок, приведена в табл. 6.1.
Буровые установки типа РТБ предназначены для бурения стволов диаметром от 3,0 до 6,2 м. Принцип работы установок типа РТБ заключается в следующем (рис. 6.9). После проход ки устья ствола, монтажа установки и оборудования в ствол опускают буровую колонну 6 с забойным агрегатом 8. В каче стве забойного агрегата используют реактивно-турбинный бур.
Агрегат РТБ представляет собой жесткую конструкцию, со стоящую из четырех турбобуров.
Четырехтурбинные буры РТБ-3000, РТБ-4000 и РТБ-5000 представляют собой пространственную конструкцию (рис. 6.10) с эксцентричным расположением турбобуров. Они состоят из траверсы 2 с центральным верхним ниппелем 1, через который бур соединяется с бурильной колонной и нижними ниппелями 3
Тип
установки
БУ -7 5 Б р Э
БУ -8 0 Б р Э
«У р ал м аш БЭ -3000»
«У р ал м аш 4Э -76»
УР Т Б -6 ,2
УЗ Т М -8,75
Т а б л и ц а 6.1
|
Тип привода |
Максимальная глубина буре ния, м |
Коэффициент максимальной крепости пород |
Грузоподъем ность талевой системы, т |
Общая устано вочная мощ ность главного привода, кВт |
Мощность, пе редаваемая на вал ротора, кВт |
Масса установки, т |
|
1 |
|
|
|
|
|
Р Т Б |
800 |
12 |
100 |
964 |
_ |
|
142 |
Р Т Б |
800 |
12 |
140 |
901 |
250 |
|
247 |
Р Т Б |
1000 |
12 |
160 |
1898 |
368 |
|
292 |
Р Т Б |
1500 |
12 |
225 |
2034 |
368 |
(без |
169 |
|
|
|
|
|
|
блоч |
|
|
|
|
|
|
|
ных |
осно |
|
|
|
|
|
|
ваний) |
|
Р Т Б |
1000 |
12 |
130 |
416 0 |
|
785 |
|
Роторный |
800 |
4 |
500 |
3230 |
320 |
2027 |
|
для подсоединения турбобуров 4. На нижних опорных поясках 11 закреплена с помощью разрезных втулок 10 нижняя плита 9, на которой смонтированы грузы-утяжелители 8. Для прида ния жесткости РТБ над грузами-утяжелителями монтируют верхнюю плиту 7, в которой верхними разрезными втулками 6 раскрепляются турбобуры. Установленный над плитой хомут 5 предотвращает перемещение грузов-утяжелителей вверх во время спуска на забой. Разрушение забоя осуществляется до лотами 15, соединенными с валами турбобуров 13 через пере водники 14. Для очистки забоя от крупных фракций разрушен ной породы бур снабжается шламоуловителем 12.
В турбобурах гидравлическая энергия потока промывочной жидкости превращается в механическую, направленную на вра щение долот.
Рис. 6.10. Схема четырехтурбинных РТБ
Рис. 6.11. Схема промплощадки при бурении ствола
Для вращения турбобуров 8 (см. рис. 6.9) с поверхности грязевыми насосами 10 нагнетают промывочную жидкость че рез трубопровод 11, вертлюг 1, квадратную штангу 2 и буриль ную колонну 6 в траверсу (коллектор) агрегата 7. Из траверсы промывочная жидкость поступает в турбобуры и приводит во вращение вал каждого из них. Вместе с валом вращается и
навинченное на нем долото 9. Благодаря вращению турбобуров возникает реактивный момент, под действием' которого весь аг регат вращается в противоположную сторону от движения вала турбобуров. Если величина реактивного момента недостаточная, то вращение агрегата РТБ производится с помощью ротора 3, расположенного на поверхности. Скорость вращения регулиру ется с помощью коробки скоростей 4, соединенной с приводом 5.
В качестве рабочей жидкости чаще всего используют глини стый раствор, который перекачивается четырьмя — пятью порш невыми насосами У8-4 или У8-6М, смонтированным вместе с другим оборудованием в здании насосного комплекса. Суммар ная подача насосов 100— 130 л/с при давлении 8— 10 МПа. При бурении стволов и скважин небольшой глубины с использова нием в качестве рабочей жидкости технической воды могут при меняться центробежные насосы ЦНС-300/600.
При использовании глинистого раствора, обладающего тик сотропными свойствами; применяют механическую очистку его от шлама и выбуренной породы. Механическая система очист ки состоит из блоков грубой и тонкой очистки. Блок грубой очистки оборудован виброситами или тремя-четырьмя ситоконвейерами, чтобы обеспечить очистку всего потока перекачивае мой насосами жидкости. Блок тонкой очистки монтируют из гидроциклонов. Глинистый раствор в них подается шламовыми насосами ШН-270.
Установки типа РТБ комплектуют из серийно выпускаемого оборудования для бурения нефтяных скважин «Уралмаш 4Э-76», БУ-75БЭ и других (см. табл. 6.1).
На промплощадке при бурении ствола (рис. 6.11) размеща ют: здание буровой установки 1, приемные мостки 3, здание на сосной установки 11 с распределительным устройством РУ-бкВ, трансформаторный киоск 12, отстойный резервуар 15. При бу рении на глинистом растворе в схему вводят вибросито 17; при емную емкость 16 подкачивающей насосной 13 с насосами ШН270/40; гидроциклоны 14; блок приготовления глинистого рас твора 18 с краном КПБ-ЗМ, глиномешалкой и насосом 9МГр; кран КПБ-ЗМ (4); блок приготовления тампонажного раствора 2, включающий в себя глиномешалку МГ2-4, насос 9МГр, при емную емкость, силос для хранения цемента; склад сыпучих 5; здания лебедок аварийного 8. и основного 7 подъемов; склад горюче-смазочных материалов 10; желобную систему 19; нагне тательный трубопровод 9; административно-бытовое помеще ние 6.
Достоинства буров РТБ: большая забойная мощность, пере даваемая для разрушения породы; высокое контактное давле ние; возможность использования серийно выпускаемого обору
дования для бурения, нефтяных скважин; достаточно высокие скорости бурения.
Страна, фирма, |
Диа |
|
Мощ |
Диапазон |
|
метр |
Тип привода |
ность |
частоты |
||
марка |
установки |
ствола, |
привода |
вращения, |
|
|
|
м |
|
кВт |
мин-1 |
США, |
«Хыоз-Тул». |
|
|
|
|
Максимальный |
Грузо- |
Скорость |
Диаметр/ |
Макси |
|
ПОДЪ- |
подъема/ |
длина |
бу |
мальная |
|
крутящий мо |
ем- |
опускания |
рильной |
тру |
глубина |
мент, кН*м |
ность, |
става, |
бы, м |
бурения, |
|
|
т |
м/мин |
|
|
м |
— 820 |
4 ,6 |
Дизель-гид- |
224 |
0—2 0 /(0 — 80) |
190 |
при |
8 |
м ш г1 |
3,47 |
2 ,7 /5 ,3 |
0 ,3 4 /4 ,6 |
600 |
|
|
равлическии |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— 300 |
6,1 |
Электрогид- |
783 |
0 — 18 |
678 |
при |
7 |
мин-1 |
9,191 |
4 ,9 /5 ,2 |
0 ,5 /9 ,2 |
1000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
равлическни |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
«Роббинс» 121 ВР |
4 ,6 |
То ж е |
338 |
0— 74 /1 —25 |
496 |
при |
4 |
мин"1 |
5; 57 |
4 ,3 /2 ,1 |
0 ,4 0 6 /3 ,5 |
600 |
ФРГ, «Вирт», |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— 40/4 |
4„ |
—»— |
400 |
0— 17,5 |
|
420 |
при |
4,053 |
1 /5 ,2 |
0 ,3 3 /( 4 ,5 — 9) |
1000 |
|
|
|
|
|
|
7— 17 мин-1 |
|
|
|
|
|||
— 40/8 |
8 |
— »— |
400 |
0— 17,5 |
|
420 |
при |
4,053 1 0 ,8 5 /1 ,7 |
0 ,3 3 /( 4 ,5 —9) |
650 |
||
|
|
|
|
|
3 ,5 — 8 ,5 |
мин”1 |
|
|
|
|
||
Великобритания, |
2 ,4 |
Дизель-гид- |
560 |
0— 30 |
Нет данных |
3 ,650 |
Н .д. |
Н .д . |
600— 1000 |
|||
«Пиггот Фаун- |
|
равлический |
|
|
|
(Н.Д.) |
|
|
|
|
||
деншн»» |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
«Титан» |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Скорость бурения зависит от горно-геологических условий, крепости пересекаемых пород, диаметра стволов, типа буровых долот, организации работ, обеспеченности материалами и обо рудованием и т. д. Технические скорости бурения установками реактивно-турбинного бурения изменяются от 40 до 130 м/мес, средняя производительность труда рабочего — от 0,6 до 0,9 м3/ /чел.-смену.
В зарубежной практике для бурения стволов наиболее ши роко применяют установки фирмы «Вирт» (ФРГ), «Хыоз-Тул» (США), «Титан» (Великобритания) и другие (табл. 6.2).
В указанных буровых установках усовершенствованы техно логические процессы и буровое оборудование. Для очистки за боя от разбуренной породы применяют гидравлические сопла, смонтированные в буровой головке. Струя жидкости, выходя щая из сопла, смывает с забоя буровой шлам,, предотвращая повторное дробление породы. При этом применяют новые со ставы промывочной жидкости, полностью механизированы ра боты по очистке промывочной жидкости от разбуренной породы и транспортированию породы в отвал. Буровое оборудование высокого качества изготовления разделяется на транспорта бельные блоки. Особое внимание уделяется конструкции и ка честву изготовления режущего инструмента — шарошкам (дис кам). Для повышения износостойкости их наплавляют твердым сплавом.
6.3.2. Буровые установки для бурения скважин большого диаметра*
Скважины большого диаметра широко применяют в уголь ной и горнорудной промышленности в качестве рудных скатов, для спуска закладочных материалов, прокладки труб и кабе лей, дегазациигорных пород и особенно для улучшения усло вий проветривания шахт, имеющих большую протяженность вентиляционных сетей. В отечественной практике для бурения скважин большого диаметра по породам с коэффициентом кре пости /< 1 2 в основном применяют установки реактивно-тур бинного бурения РТБ. При бурении используют стандартное нефтяное оборудование за исключением бурового инструмента, конструкция которого видоизменяется в зависимости от конеч ного диаметра скважины. Так, например, для бурения скважин диаметром 2,08 м установкой РТБ-2,08 применяют буровой ин струмент, который состоит из трех параллельно расположенных стандартных турбобуров 7, жестко соединенных между собой вверху траверсой 2, а внизу плитой 6 (рис. 6.12). В траверсе
Более подробно в книге Н. П. Жнленко, А. А. Краснощек «Справоч ное пособие по реактивно-турбинному бурению». М., Недра, 1987.