Как работает буровая установка DTH: объяснение принципа ударного воздействия на забой скважины
Буровые установки для бурения скважин используются в строительстве, на железных дорогах, автомагистралях, в гидроэнергетике, горнодобывающей промышленности и разработке карьеров. Они бурят анкерные скважины, скважины для анкерных болтов, взрывные скважины, скважины для цементации и другие отверстия в твердых горных породах.
Внешне эта установка может напоминать обычную ударно-роторную буровую машину, но её главное отличие заключается в месте генерации энергии удара.
Ударный механизм работает внутри отверстия.
В обычной буровой установке с верхним ударным механизмом удар находится на поверхности. Энергия удара должна пройти через бурильные штанги, прежде чем достигнет долота. По мере углубления скважины потери энергии и вибрация в бурильной колонне могут становиться все более значительными.
В буровой установке DTH ударный механизм располагается непосредственно за буровым долотом на дне скважины. Поршень ударяет по долоту в скважине, а сжатый воздух приводит в действие молоток и помогает удалять буровой шлам.
Поскольку удар генерируется вблизи поверхности породы, меньше энергии теряется через бурильную колонну. Именно поэтому бурение с погружным бурением обеспечивает высокую эффективность в глубоких скважинах в твердых породах.
Типичная буровая установка DTH включает в себя:
Сверло
молоток DTH
Буровые штанги
Воздушное соединение
Линия подачи воздуха
Цилиндр регулирования давления или подающий цилиндр
Сверлильная рама
Молоток и долото должны соответствовать диаметру скважины, типу пласта, компрессору и мощности буровой установки. Мощный молоток не сможет компенсировать недостаточную подачу воздуха или неправильно подобранное долото.
Основные компоненты крупной наземной буровой установки DTH
Крупная гусеничная установка для DTH-съемки содержит несколько систем, работающих совместно.
Сверлильная рама:Буровая рама служит направляющей для вращающейся головки, системы подачи и бурильной колонны. Она должна оставаться жесткой и выровненной во время бурения.
Слайд или каретка:Обычно направляющая представляет собой сварную коробчатую конструкцию, которая поддерживает и соединяет бурильную раму с основным станком.
Поворотная головка:Вращающаяся система обычно включает в себя гидравлический двигатель, шпиндельный узел, штоковое соединение, направляющую пластину и центральный воздуховод. Вращающаяся головка вращает бурильную колонну, а сжатый воздух проходит через полые штоки.
Система подачи:Гидравлический подающий двигатель, звездочки, цепь и буферные пружины перемещают вращающуюся головку и бурильную колонну вдоль рамы. Сила подачи должна быть стабильной. Чрезмерная или неравномерная подача может увеличить изгиб штанги и износ долота.
Устройство для замены или снятия штанг:На более крупных буровых установках для более эффективного добавления или удаления штанг могут использоваться верхние и нижние манипуляторы для штанг, зажимы для штанг и гидравлические цилиндры.
Система пылеудаления:При бурении с использованием погружного насоса образуется пылеуловитель и буровой шлам. В зависимости от площадки, на буровой установке может применяться сухая пылеулавлика, мокрая пылеулавлика, комбинированные системы или пенная пылеулавлика.
Гусеничная система передвижения:В состав гусеничного шасси обычно входят ходовая рама, гидравлические двигатели, планетарные редукторы, гусеницы, ведущие колеса, направляющие колеса и элементы натяжения гусениц.
Основной корпус:На основной раме установлены воздушный компрессор, пылесборник, гидравлический бак, насосная установка, клапанная группа и кабина оператора.
Система поворота машины:Поворотный двигатель, тормоз, редуктор, шестерня и поворотный подшипник позволяют верхней конструкции вращаться относительно ходовой части.
Механизм качания буровой рамы:Поворотные цилиндры, шарнирные штифты и кронштейны позволяют раме перемещаться вбок и регулировать угол сверления.
Система сжатого воздуха и ударного воздействия:Винтовой компрессор обычно подает воздух под высоким давлением к пневматическому молотку. Та же самая пневматическая система может также использоваться для продувки или очистки пылесборника с ламинарным потоком воздуха.
Как контролируется цикл бурения
В процессе бурения вращающаяся головка поворачивает штанги и долото, а система подачи прикладывает контролируемое усилие. Поршень гидромолота многократно ударяет по долоту, разрушая породу на дне скважины.
Сжатый воздух выполняет две функции:
Он приводит в движение поршень молотка.
Она выносит из отверстия обломки камней и пыль.
Если объем воздуха слишком мал, молоток может потерять частоту ударов, и отверстие может плохо очищаться. Вокруг сверла может скапливаться шлам, что приводит к его переточке, снижению глубины проникновения, повышенному износу и возможному заклиниванию.
Система подачи также имеет значение. Буровая установка должна продвигаться со скоростью, соответствующей способности долота разрушать и очищать породу. Слишком большое усилие подачи может перегрузить долото и штанги. Слишком малое усилие может привести к неэффективному контакту и ненужной вибрации.
Как устроена универсальная DTH-система.
Стандартная буровая установка DTH обычно состоит из бурильной колонны, долота и бурового молотка DTH, а также вращательных, пневматических, подъемных систем и систем регулирования давления.
Вращающийся узел подачи воздуха может включать в себя вращающийся двигатель, вращающийся редуктор и пневматический вертлюг. Пневматический вертлюг использует корпус, уплотнения, полый шпиндель и штоковое соединение для подачи сжатого воздуха через вращающуюся бурильную колонну.
Пневматический зажим для штока может помочь при соединении и снятии штока.
Система подъема и регулирования давления включает в себя подъемный двигатель, редуктор, подъемную цепь, цилиндр высокого давления и систему шкивов. В процессе нормальной работы цилиндр высокого давления воздействует через систему шкивов, обеспечивая контролируемую подачу и сброс давления при бурении.
Такая конструкция позволяет оператору управлять вращением, подачей, подъемом и давлением как единым скоординированным процессом.
Почему важно соответствие компонентов
Эффективность бурения методом DTH зависит от взаимодействия всех основных компонентов.
Перед выбором буровой установки или заменой молотка ознакомьтесь со следующей информацией:
Требуемый диаметр отверстия
Глубина и угол отверстия
Твердость и абразивность горных пород
Ожидаемый уровень проникновения
Давление компрессора и объем воздуха
Диаметр и резьба бурильной штанги
Расположение кнопок Bit
Метод удаления пыли и отходов
Доступная сила подачи
Доступ к участку и мобильность
Молоток, долото, буровая штанга, хвостовик, компрессор и система пылеудаления должны быть выбраны в комплекте.
Например, буровое долото, предназначенное для абразивного гранита, может не подойти для трещиноватого известняка. Длинная буровая колонна с неправильной центровкой может терять энергию и вызывать отклонения, даже если сам молоток работает правильно.
Техническое обслуживание начинается с проверки давления воздуха, развал-схождения и износа.
Оборудование для съемки с использованием спутникового телевидения (DTH) следует регулярно проверять на наличие следующих неисправностей:
Утечка воздуха в шарнирах и соединениях.
Изношенная резьба стержня
Изогнутые буровые штанги
Свободно расположенные направляющие компоненты
Ненормальный шум молотка
Сниженный уровень проникновения
Плохой пылеудаление
Износ рельсов или системы подачи
После бурения буровое долото следует осмотреть. Износ стержня, потеря толщины, повреждение корпуса долота и неравномерный износ могут указывать на то, что конструкция долота или параметры бурения не соответствуют геологическому пласту.
Бурение с погружным бурением для современных проектов по разработке горных пород.
Буровые установки с погружным бурением остаются важными, поскольку они сочетают в себе высокоэффективное бурение с гибкими углами забоя, хорошей мобильностью и эффективным удалением бурового шлама.
Они используются в горнодобывающей промышленности и разработке карьеров, при забивке фундаментных свай, анкеровке склонов, прокладке тоннелей, бурении водяных скважин, дорожном строительстве и инфраструктурных работах. В каждом из этих применений наиболее надежный результат достигается за счет подбора буровой установки и инструментальной колонны под породу, а не только по размеру или цене компонентов.
