Распространенные конструктивные дефекты буровых установок роторного типа и способы их устранения
В качестве основного оборудования для бурения скважин в гражданском строительстве, роторные буровые установки широко используются в песчаных, связных, илистых и других грунтах. Они широко применяются в фундаментных работах, таких как сплошные фундаменты и армирование фундаментов. Однако в процессе длительного строительства неизбежны отклонения от нормы из-за геологических условий, методов эксплуатации и износа оборудования. В данной статье обобщены распространенные неисправности, встречающиеся при работе роторных буровых установок, и предложены целенаправленные методы устранения неполадок для использования на месте.
Распространенные неисправности и методы их устранения
(1) Обрушение скважины
В процессе заливки бетона, если уровень раствора внутри обсадной трубы внезапно поднимается и переливается, а затем быстро падает с появлением пузырьков воздуха, следует заподозрить обрушение скважины. Проверить это можно с помощью глубиномера: если молоток, ранее подвешенный на поверхности бетона, оказывается зарытым и его невозможно поднять, или если измеренная глубина значительно отклоняется от фактического уровня бетона, обрушение подтверждается.
К основным причинам относятся: плохая герметизация вокруг основания обсадной трубы, приводящая к утечке воды и аномальному падению уровня воды в скважине; при строительстве приливных рек, когда прилив уменьшает разницу напоров воды и не поддерживает первоначальное гидростатическое давление; а также большие нагрузки или механическая вибрация вокруг обсадной трубы, нарушающие целостность окружающего грунта.
Меры по устранению проблемы: сначала определите причину и примите целенаправленные меры контроля, такие как поддержание или повышение внутреннего давления воды, удаление находящихся поблизости тяжелых грузов и избегание вибрации, чтобы предотвратить дальнейшее обрушение. Затем используйте шламовый насос для удаления обрушившегося грунта из скважины. Если обрушение прекращается, можно возобновить нормальную заливку. При незначительном обрушении выполните засыпку выше зоны обрушения, оптимизируйте свойства шлама, повысьте напор воды и углубите заглубление обсадной трубы перед продолжением бурения. При сильном обрушении немедленно засыпьте всю скважину песком или мелким гравием, смешанным с глиной, приостановите строительство, определите первопричину и возобновите бурение только после принятия эффективных защитных мер. Если зона обрушения неглубокая, можно использовать метод глубокого заглубления обсадной трубы, при этом окружающий грунт должен быть уплотнен перед возобновлением бурения.
(2) Отклонение скважины
При обнаружении наклона или изгиба скважины сначала следует проанализировать причину, например, неравномерность твердого и мягкого геологического строения или несбалансированную нагрузку на бурильную штангу, а затем применить целенаправленную коррекцию. Как правило, буровой инструмент можно закрепить в месте отклонения, а скважину многократно расширить для восстановления вертикальности. При сильном отклонении следует засыпать отклоненный участок связным грунтом и возобновить бурение после того, как грунт осядет и уплотнится.
(3) Чрезмерное увеличение и сужение
При чрезмерном расширении или сужении бурильной колонны приоритет следует отдавать предотвращению обрушения и контролю колебаний бурильного инструмента во избежание аномальных изменений диаметра. Сужение бурильной колонны в основном вызвано сильным износом долота без своевременного ремонта, а также мягкими грунтами и глинистым аргиллитом, которые набухают при воздействии воды. При проблемах, связанных с износом, регулярно проверяйте износ долота и своевременно выполняйте ремонт для упрочнения поверхности. Для набухающих пластов используйте высококачественный шлам с низкими потерями фильтрации для защиты стенок. Если сужение уже произошло, многократно обрабатывайте суженный участок, перемещая долото вверх и вниз, пока диаметр не восстановится до проектных значений.
(4) Битовый шар и битовое захоронение
Застревание бурового долота и его застревание в бурильной колонне обычно происходят при роторном бурении с прямой циркуляцией (включая погружные буровые установки) и ударном бурении. В таких случаях необходимо незамедлительно проверить вязкость бурового раствора, поток шлама на входе/выходе, внутренний диаметр бурильной трубы и состояние оборудования для удаления шлама, а также соответствующим образом контролировать скорость проходки. При сильном застревании бурового долота следует немедленно остановить бурение, извлечь долото, тщательно очистить его от шлама, а затем возобновить работу.
(5) Залипание битов
Застревание бурового долота — распространенная проблема при ударном бурении. После застревания любое усилие при попытке вытащить долото строго запрещено. Сначала попробуйте осторожно поднять его. Если это не поможет, используйте небольшой ударный инструмент, чтобы ударить по застрявшему участку, или примените комбинированный метод удара и отсоса, чтобы разрыхлить буровой шлам вокруг долота. Как только долото начнет свободно двигаться, медленно извлеките его.
(6) Выпавший бит или посторонние объекты
Если в яму упал какой-либо предмет или бур, немедленно используйте специальные инструменты для извлечения, такие как рыболовные вилы, крючки и петли из веревки. Если предмет засыпан илом, сначала очистите окружающий ил, используя соответствующие методы, описанные выше, а затем приступайте к извлечению, как только инструмент коснется предмета.
Меры безопасности на строительстве
Ни при каких обстоятельствах персонал не должен спускаться в скважину без обсадной трубы или других защитных сооружений для устранения неисправностей. Если спуск в скважину с обсадной трубой или другими защитными сооружениями неизбежен, необходимо заранее провести анализ на наличие вредных газов и обеспечить наличие полного комплекта средств защиты для предотвращения воздействия токсичных веществ, утопления и обрушения. Работы могут быть продолжены только после полного обеспечения безопасности персонала.
Строительство с использованием роторных буровых установок — относительно новая технология, и постоянный практический опыт по-прежнему крайне важен. Проблемы, возникающие в процессе строительства, должны анализироваться и систематически документироваться для разработки стандартизированных процедур реагирования на подобные ситуации в будущем. По мере расширения использования роторных буровых установок соответствующие строительные технологии будут совершенствоваться, а процессы устранения неполадок — стандартизироваться, что обеспечит надежную поддержку бесперебойного выполнения фундаментных работ.
