Главная Полезное Пневмоударное бурение

Пневмоударное бурение

Основные аспекты технологии

Пневмоударное бурение скважин считается разновидностью ударно-вращательного бурения, при котором применяется погружной бурильный молоток (пневмоударник). Используемые в настоящее время погружные пневмоударники функционируют за счет энергии сжатого воздуха (давление 0,5-1,5 МПа) и обладают бесклапанным или клапанным распределением воздуха. Путем поступательно-возвратного движения поршень-боек производит удары по хвостовику, являющимся составляющим долота (при сплошном бурении) или частью пневмоударника, передающего удары колонковому снаряду (при керновом бурении). Вращение пневмоударника происходит одновременно с буровым ставом и долотом вращателем, смонтированными на станке, с частотой 30-70 об/мин. Буровой став наращивают по ходу увеличения глубины скважины. Пневмоударники используют при производстве технических, взрывных, разведочных, поисковых скважин на воду, газ, нефть, твердые полезные ископаемые.

Скорость бурения обуславливается конструктивными особенностями породоразрушающего инструмента, энергией одиночного удара, частотой ударов и вращения. Роль породоразрушающего инструмента играет 3- или 4- лопастное долото, армированное пластинами из твердых сплавов. В последнее время часто используются долота, имеющие рабочую поверхность разнообразных конфигураций, армированные вставками из твердого сплава цилиндрической формы. Рабочая поверхность у таких вставок имеет сферическую рабочую поверхность. У таких долот повышенная износоустойчивость. В некоторых случаях роль породоразрушающего инструмента играют шарошечные долота.
 

Сферы использования

При геологоразведочном бурении с извлечением керна используются специализированные коронки из твердого сплава с колонковыми снарядами. В случаях подземного бурения используются погружные пневмоударники, функционирующие на водо-масло-воздушной смеси, обеспечивающей при выхлопе эффективное пылеподавление на забое. Если используется сжатый воздух, то для пылеподавления в буровой став подают воду.

При бурении на открытых горных разработках используется метод, при котором работа пневмоударника происходит за счет сжатого воздуха, а пыль улавливается с помощью систем сухого пылеулавливания (тканевых рукавных фильтров и циклонов). Кроме того может использоваться и мокрое пылеподавление. С помощью погружных пневмоударников создают взрывные скважины диаметром 80-150 мм и глубиной до 40-50 м, с расширителями до 250-300 мм.

Для геологоразведочных работ используют пневмоударники, обладающие большим весом бойка, что обеспечивает высокий коэффициент передачи ударного воздействия через колонковый снаряд. Для таких пневмоударников предусматриваются обратные клапана, защищающие механизм от попадания шлама и воды при опускании в скважину. Глубина скважин 0,2-0,5 км, диаметр - 76-151 мм. В случаях водопроявлений нередко в скважину подается небольшой объем воды, в котором присутствуют добавки ПАВ. Результативность бурения уменьшается, когда увеличивается подпор на выхлопе пневмоударного механизма.

В случае бурения глубоких газовых, нефтяных и гидрогеологических скважин 180-250 мм диаметром применяются специализированные пневмоударники, функционирующие при большом давлении сжатого воздуха. Результативным пневмоударное бурение считается для пород, обладающих коэффициентом крепости по шкале М.М. Протодьяконова более 8.
 

Применяемое оборудование

При подземном пневмоударном бурении в СССР были распространены (до половины объемов) специализированные передвижные станки, монтируемые в выработках на распорных колонных типа ЛПС-3, НКР-100 М и пр. Были также сконструированы пневмоударные устройства, устанавливаемые на самоходные пневмошинные базы. Для открытых горных работ в СССР применяли самоходные устройства на пневмошинном и гусеничном ходу типа СБУ-100П, 1 СБУ-125 и пр.

Иностранные фирмы изготавливают также пневмоударные устройства для получения скважин диаметром 80-200 мм и больше (в некоторых ситуациях до 800 мм) и глубиной до 80 м. При геологоразведочном пневмоударном бурении используются устройства с подвижным вращателем или шпиндельные. Кроме того, зарубежные специалисты могут предложить погружное пневмоударное бурение с использованием двойной бурильной колонны с обратной продувкой и подачей разрушенного материала по центральному каналу на поверхность.

При пневмоударном бурении механическая скорость выше, чем при вращательном. Правда в крепких и средне крепких породах вращательное бурение с использованием шарошечных долот при оптимальных режимах может обеспечить более высокую скорость.