Том 41 Вып. 2

Современное состояние техники разведочного бурения и намечающиеся пути ее развития свидетельствуют о том, что в ближайшие годы будут преобладать существующие механические способы разрушения горных пород и среди них вращательное бурение. Первоочередными задачами являются механизация всех трудоемких операций и переход на автоматизацию буровых процессов. Необходимо ускорение механизации проходки мелких скважин, так как до 1 млн. м мелких скважин ежегодно проходится ручным способом. Особенно неблагополучно в этом отношении при инженерно-изыскательских работах. Для этих работ нужны весьма транспортабельные установки, так как часто скважины бурятся по железнодорожному полотну с большим движением поездов. Вибробурение, шнековое бурение должны найти в ближайшем будущем более широкое распространение.

Количественное определение скорости свободного падения тел в жидкой или газообразной среде имеет важнейшее значение в теории гидравлического и пневматического транспорта, гравитационных мето­дов обогащения, для расчета ряда аппаратов, машин, технологических процессов и, в частности, лежит в основе расчета потребного расхода жидкого или газообразного промывочного агента для выноса шлама при бурении скважин. При свободном падении в среде тело достигает конечной скорости, когда сила сопротивления среды становится равной движущей силе веса тела в среде.

Пространственное положение искривленной буровой скважины определяется на основании данных измерений. Измерения дают в ряде точек Mi (i=1, 2,..., n), взятых по длине скважины, величины углов наклона θi, и азимута φᵢ. По этим данным и расстояниям si точек Мi от устья скважины определяется положение точек Мi и скважины в целом. Такое определение может быть произведено различными способами, каждый из которых дает приближенное положение буровой скважины. Возникает вопрос об оценке возможного отклонения полученного положения скважины от действительного и зависимости точности определения пространственного положения скважины от точности измерений углов и числа точек, в которых подобные измерения производятся.

Сложное геологическое строение района Бакала вызывает интенсивные зенитные и азимутальные искривления скважин колонкового бурения, что снижает качество геологической документации, ухудшает условия бурения и удорожает буровые работы. Из анализа и обобщения данных по искривлению большого коли­чества скважин колонкового бурения устанавливаются некоторые закономерности их естественного искривления. Используя установленные закономерности, можно осуществлять более точную и направленную проводку колонковых скважин. В геологическом строении района принимают участие породы бакальской, зигальгинской и зигазино-комаровской свит. Стратиграфо-литологическая характеристика основных пород этих свит следующая (разрез сверху вниз).

Искривление скважин, т.е. отклонение оси скважины от ее проектного профиля, явление в высшей степени нежелательное, часто приводящее к невыполнению буримой скважиной поставленных перед ней геологических задач и приносящее большие убытки народному хозяйству. Поэтому выявление и изучение всех факторов, влияющих на искривление колонковых скважин, является актуальным и важным вопросом.

Во многих исследованиях разрушения горных пород при вращательном бурении установился следующий взгляд на последовательность явлений, происходящих при взаимодействии резца с породой. Под действием осевого усилия С резец внедряется в породу на некоторую глубину ...

Ударно-вращательный способ бурения находит в последние годы все более широкое применение как в СССР, так и за рубежом. При проходке взрывных скважин установки пневмоударного бурения уверенно вытесняют малопроизводительные ударно-канатные станки. Появились ударно-вращательные машины для бурения шпуров в подземных выработках. Ряд научно-исследовательских организаций нашей страны ведет работы по созданию гидроударных машин для проходки разведочных и эксплуатационных скважин. Однако теоретические основы ударно-вращательного бурения изучены очень слабо, несмотря на более чем полувеко­вую историю исследования этого, безусловно, прогрессивного способа разрушения горных пород. Если сейчас можно указать на определенные успехи в области конструирования и изучения разного рода машин удар­но-вращательного действия, то наряду с этим нельзя не отметить почти полного отсутствия работ, посвященных исследованию физической сущности процесса взаимодействия инструмента с породой. Прогресс в этой области стал в настоящее время совершенно необходимым условием дальнейшего совершенствования теории и практики ударно-вращательного бурения.

В настоящее время на твердые породы в общем объеме разведочного колонкового бурения приходится около 25-30%. Бурение осуществляется дробью. Около 50% работ по дробовому бурению к концу семилетки (1959-1965 гг.) будет заменено мелкоалмазным. Таким образом, улучшение технологии бурения дробью по-прежнему играет большую роль в ускорении разведки месторождений минерального сырья. Одним из путей совершенствования технологии дробового бурения является продувка забоя сжатым воздухом вместо промывки водой. Воздух, как промывочный агент, не способен удерживать стенки скважины от обрушения, но этого при бурении дробью в крепких породах, как правило, и не требуется. Остальные требования, предъявляемые к промывочному агенту, сжатый воздух выполняет успешно.

При разведке месторождений полезных ископаемых все шире применяется бурение сплошным забоем, т.е. без отбора керна. Бескерновое бурение дает возможность увеличить производительность за счет увеличения механической скорости бурения, сокращения времени на спуско­подъемные операции, ликвидации затрат времени на заклинку керна, упрощения технологии бурения и соответственно позволяет удешевить стоимость погонного метра бурения.

Проходка мелких скважин в мягких осадочных отложениях в практике поисковых и разведочных работ осуществляется в основном вращательным колонковым способом или применением крайне отсталого ручного ударно-вращательного бурения. Не говоря уже о последнем, колонковое бурение также не может полностью удовлетворять современным требованиям ведения разведочных работ как по производительности труда, так и по количеству к качеству отбираемых образцов. Это объясняется, в первую очередь, необходимостью резкого снижения режимных параметров бурения (по скорости вращения бурового снаряда и количеству подаваемой, в скважину жидкости), исходя из обязательных условий сохранности керна. Если еще учесть, что используемый в практике метод "затирки всухую" с целью повышения выхода керна занимает 30% времени чистого бурения в каждом рейсе (длиной 1,2-2 м), то становится очевидным неприемлемость данного способа для бурения в мягких осадочных отложениях.

Одним из методов механизации бурения мелких скважин в мягких породах, как известно, является вибробурение. В последние годы оно получило сравнительно широкое распространение. Однако вибрационный способ бурения, в отличие от виброметода в строительстве, в литературе освещен недостаточно. Настоящая статья посвящена разработке основного породоразрушающего бурового инструмента, а также некоторым режимным параметрам работы вибробуров.

Бурение скважин сопровождается затратой определенного количества энергии, которая расходуется на преодоление трения в наземном оборудовании, на вращение колонны бурильных труб, разрушение породы на забое и трение бурового наконечника о породу. В статье произведен анализ формул мощности и даны результаты проведенных экспериментальных исследований двух составляющих мощности: 1) на разрушение породы и трение бурового наконечника; 2) на вращение колонны бурильных труб.

При выборе мощности двигателя для привода станка определяющими факторами являются затраты мощности на процесс бурения и производство спуско-подъемных операций. Последние имеют большое значение при работе на больших глубинах, где крепость породы значительно возрастает и время пребывания бурового наконечника на забое уменьшается. Ниже предлагается метод определения потребной мощности двигателя на производство спуско-подъемных операций.