Буровой инструмент и технологии проведения работ пневмоударно- колонковыми комплексами

М.В. Кадочников — коммерческий директор ЗАО «ПО «Спецбурмаш».

Бурение — это сооружение вертикальной или направленной под заданным углом выработки (скважины) посредством разрушения горных пород с использованием специального оборудования. Благодаря высокой скорости, экономичности и универсальности бурение широко используется в разведке или добыче полезных ископаемых, инженерно-геологических исследованиях, строительстве фундаментов, водоснабжении из подземных вод и т.д. Поскольку состав и свойства грунта неоднородны и могут существенно различаться на разных глубинах, одним из наиболее эффективных методов сооружения скважин служит применение комбинированных методов бурения, например, колонковое ударно-вращательное бурение. При таком бурении породоразрушающий инструмент, такой как пневмоударная коронка (рис. 1) или коронка КПЗ (рис. 2), одновременно забивается и закручивается в грунт. В этом случае ударное воздействие приводит к дроблению и выкрашиванию грунтовой массы, а образовавшиеся при этом выступы на дне выработки срезаются резцами вращающегося бурового инструмента. Важно отметить, что забивание и закручивание породоразрушающего инструмента осуществляется двумя независимыми устройствами — вращателем и пневмоударником. Такая технология позволяет осуществлять ударно-вращательное бурение с использованием оборудования и инструмента для вращательного бурения, к которому добавляется буровой пневмоударник для передачи ударного импульса буровому инструменту.

Рис. 1. Пневмоударная коронка КНШ-110-1

К основному инструменту для ударно-вращательного бурения скважин относятся пневмоударник, обеспечивающий не менее 1 тыс. ударов в минуту, и породоразрушающая насадка (долото или коронка), способная выдерживать нагрузки при действии больших ударных импульсов и крутящих моментов. Конструкция бурового пневмоударника состоит из цилиндра с поршнем, приводимым в движение энергией сжатого воздуха, поступающего в цилиндр от компрессора через бурильную колонну. При этом энергия воздушного потока преобразуется в возвратно-поступательное движение поршня, ударяющего по породоразрушающему инструменту. Отработанный воздух выбрасывается через специальные отверстия, что приводит к дополнительному разрушению породы и подъему шлама.

Рис. 2. Коронка КПЗ

В зависимости от характеристик скважины и условий бурения могут применяться пневмоударники различных видов, отличающиеся диаметром, типом воздухораспределения (клапанный или бесклапанный), типом соединения с породоразрушающим инструментом (шлиц или байонет), ударной мощностью и т.д.

В свою очередь, выбор породоразрушающего инструмента определяется геолого-техническими условиями бурения. Так, при бурении кольцевых скважин используются различные коронки, представляющие собой полый цилиндрический корпус с породоразрушающими вставками (резцами), расположенными на рабочем конце. Крепление буровой коронки к пневмоударнику осуществляется с помощью резьбового соединения. Основные виды коронок для ударно-вращательного бурения:

• КПК — коронки для пневмоударного комплекса;
• КПЗ — коронки пневмозабивного комплекса;
• СПК — коронки для снаряда пневмоударного колонкового.

ЗАО «ПО «Спецбурмаш» серийно выпускает коронки, имеющие диаметр в диапазоне 93-172 мм и различающиеся числом пластин твердого сплава, формой пластин твердого сплава (прямоугольная или цилиндрическая), типом заточки (симметричная или асимметричная) и выходом резцов над торцом коронки, с резьбой подходящей для обычных колонковых труб (рис. 3).

Рис. 3. Колонковая труба ТО-146-1

Наконец, для бурения сплошным забоем и проработки ствола скважины применяются буровые долота с различным диаметром, формой головки и количеством разрушающих твердосплавных лезвий.

Типичный буровой комплекс пневмоударно-колонкового типа состоит из гладкой штанги с погружаемым буровым пневмоударником требуемого диаметра, стабилизатора, породоразрушающего инструмента, а также переходников для сопряжения резьбовых соединений. При этом буровая штанга используется как для вращения породоразрушающего инструмента, так и для подачи сжатого воздуха к пневмоударнику.

Основное назначение колонкового ударно-вращательного оборудования — бурение скважин в горных породах низкой или средней крепости, в том числе в рыхлых отложениях россыпей, а также в породах высокой крепости, в том числе абразивных и трещиноватых. Среди преимуществ данного вида бурения можно выделить:

• универсальность, обеспечиваемую большим количеством выпускаемых коронок и долот;
• высокую производительность;
• относительно небольшую себестоимость за счет высокой скорости бурения.

---

ЗАО «ПО «Спецбурмаш»
620024, г. Екатеринбург, пер. Саранинский, 5-402.
Тел. +7 (343) 266-45-46 +7 (965) 520-14-63
E-mail: mail@specburmash.ru
www.specburmash.ru
www.vk.com/specburmash_ekb

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 1 (59)/март 2023 г.