Глава 4. Выбор буровой и насосной установок

Буровая установка - это сложный комплекс различных по назначению машин, механизмов и сооружений, с помощью которых осуществляются все процессы, связанные с бурением скважин [10, 13, 14, 20]. К сооружениям, входящим в буровую установку, относятся: буровая вышка или мачта (или безлебедочный подъем бурового снаряда), буровое здание, очистная система.

Выбор и комплектование бурового оборудования определяются физико-географическими и геолого-техническими условиями применения, способом бурения и конструкцией скважин.

Буровые установки подразделяются на стационарные, передвижные и самоходные; бурение скважин производится с поверхности земли, из подземных выработок и с плавучих буровых установок.

Буровой агрегат включает в себя буровой станок, силовой привод, буровой насос (компрессор), средства механизации вспомогательных процессов, средства автоматизации и регулирования процессов бурения скважин.

Буровой станок является основным элементом буровой установки, предназначен для передачи крутящего момента и осевой нагрузки на колонну бурильных труб, а также для выполнения спуско-подъемных операций (СПО).

Буровые установки в зависимости от конструкции и назначения механизмов оснащены различными силовыми приводами: двигателями внутреннего сгорания (ДВС), электрическими, гидравлическими и пневматическими двигателями.

Для геологоразведочного бурения в качестве силового привода применяются в основном электродвигатели переменного тока и двигатели внутреннего сгорания. На некоторых буровых установках (УРБ-2А-2, привод труборазворотов РТ-100, РТ-300 и др.) для привода используются гидравлические двигатели. В настоящее время в практике бурения геолого-разведочных скважин широко применяются станки типа ЗИФ и СКБ (для комплектования буровых установок УКБ), БСК отечественного производства, а также станки и установки зарубежных производителей.

Станки БСК-2М2-100 предназначены для бурения скважин глубиной до 100 м с поверхности, а также из подземных горных выработок. Буровыми станками ЗИФ(650М и 1200МР) выполняется бурение скважин в диапазоне глубин 600 – 2000 м в зависимости от вида породоразрушающего инструмента.

Существует восемь классов установок типа УКБ (самоходных и передвижных), предназначенных для бурения скважин глубиной от 25 м до 3000 м. В качестве основного параметра указанного ряда принята глубина бурения алмазным и твердосплавным буровым инструментом определенных диаметров (табл. 18). Буровые установки типа УКБ комплектуются буровыми станками СКБ-50/100, СКБ-3, СКБ-4, СКБ-5, СКБ-7, СКБ-8, отличающимися повышенной частотой вращения шпинделя и увеличенной мощностью привода.

Самоходные буровые установки (рис. 4) применяются для бурения различных по назначению скважин. Например, для бурения на воду ре6комендуются установки типа: УРБ-ЗАЗ, УРБ-ЗА2, 1БА-15В и др. (табл. 19,20). Комплексы технических средств КГК предназначены для бурения скважин с гидротранспортом керна в породах II-IV категорий по буримости с пропластками пород до VI-VII категории при поисково-съемочных работах (КГК-А, КГК-В, КГК-Т, КГК-Г).

Эффективность и качество бурения геологоразведочных скважин в твердых полезных ископаемых тесно связаны с интенсивной промывкой. Промывка осуществляется буровыми насосными установками.

Современный буровой насос для геологоразведочного бурения должен: удовлетворять требованиям оперативного регулирования подачи очистного агента; обеспечивать постоянство подачи промывочной жидкости независимо от изменения давления в нагнетательной линии; иметь минимальную массу и размеры; обладать высокой степенью надежности и ремонтопригодности; быть безопасным в эксплуатации.

В буровой практике применяются поршневые насосы двойного действия - НБ–32, КБ–50, КБ–125 (9 МГР) и трехплунжерные насосы с горизонтальным расположением цилиндров.

При колонковом бурении применяются главным образом плунжерные насосные установки: НБ 1, НБ 2, НБ 3, НБ 4, НБ 5 и др. (табл.21). Плунжерные установки применяются при бескерновом и ударно–вращательном бурении, а также при цементировании скважин и обсадных колонн. Поршневыми буровыми насосами, имеющими горизонтальные двухдействующие цилиндры, обычно оборудуются самоходные установки.

Основными техническими характеристиками насосных установок являются производительность (V_н, л/мин) и давление (P_н, МПа).

Вышки и мачты для геологоразведочного бурения – фермы, предназначены для спуска и подъема бурового снаряда, а также обсадных труб; поддержания бурильной колонны на талевой системе при бурении с разгрузкой; установки свечей, извлеченных из скважины [17, 20].

К основным техническим характеристикам вышек и мачт относятся: высота, грузоподъемность, длина свечи и глубина бурения, диапазон изменения угла заложения скважин (табл.22).

Вышками называют конструкции, имеющие не менее трех опор, воспринимающих полезную нагрузку, а мачтами – конструкции с одной или двумя опорами. Вышки или мачты классифицируют по пространственной геометрической форме, которая дает полное представление об их конструкции, возможности применения в конкретных условиях и влияет на массу, габаритные размеры их и способ монтажно-демонтажных работ.

Буровые мачты обычно связаны с одним определенным агрегатом передвижного или самоходного типа (рис 4). Применение мачт снижает затраты времени на монтажно – демонтажные работы и транспортировку.

Из всех операций при спуске и подъеме бурильного инструмента из скважины наиболее тяжелой и трудоемкой работой является свинчивание и

Таблица 18

Техническая характеристика установок колонкового бурения типа УКБ (ГОСТ - 75-74)

Параметры	УКБ-1	УКБ-2	УКБ-3	УКБ-4	УКБ-5	УКБ-7	УКБ-8
Глубина бурения, м: твердыми сплавами алмазами	12,5
Диаметр скважины, мм начальный конечный: алмазными коронками твердосплавными
Диапазон частоты вращения,об /мин: от
до
Угол наклона вращателя, град	0 – 360 *	60 – 90	75 – 90
Мощность приводного электродвигателя, кВт
Грузоподъемность на крюке, т	0,25	1,2	3,2	5,0	8,0	20,0	32,0
Длина бурильной свечи, м	1,6	4,7	9,5	9,5	14,0	18,5	18,6 (24,0)

*Бурение в подземных горных выработках

Таблица 19

Техническая характеристика буровых установок для шнекового бурения

Параметры	Мотобур КМ-10	УРБ-1В	УШБ-ТМ	ШАК-4	УШ-2T
Глубина скважины, м	10 (5)
Диаметр скважины, мм	70 (92)			102–223
Частота вращения, об/мин	270, 600	72; 150; 270; 460		39; 83; 141	76; 153; 196
Длина хода подачи, мм
Усилие подачи, кН
вверх	1,2		—
вниз	1,2		—		56,5
Грузоподъемность лебедки, кг
Скорость подъема, м/с	—	£0,4	1,12	0,65–2,35
Мощность привода, кВТ	2,95	36,75	73,5	73,5	73,5

Таблица 20

Техническая характеристика станков ударно-канатного бурения

Параметры	УГБ-3УК (УКС-22М)	УГБ-4УК (УКС-30М)	«Амурец-6»	БУ-20-2М
Максимальная глубина бурения, м
Максимальный диаметр скважины, мм
Грузоподъемность барабана, кг: инструментального желоночного талевого	1200 (1300) 2000 (1500)	3200 (3000) 3200 (3000)	—	—
Частота ударов бурового снаряда, уд/мин	40; 50	40; 50	58–60	50–52
Высота подъема снаряда, мм	350–1000	500–1000	280–600	520–700
Средняя скорость навивки каната на барабан, м/с: инструментальный желоночный талевый	1,0(1,18-1,47) 1,8(1,26-1,8) 1,0(0,8-1,0)	1,2(1,1-1,42) 1,6(1,21-1,68) 1,2(0,95-1,22)	0,4 1,5 —	1,4 2,1 —
Высота мачты, м	13(12,5)		8,1	11,7
Мощность двигателя, кВт			7,4

развинчивания бурильных труб называются труборазворотами. В настоящее время серийно выпускаются три их типа: РТ–1200М, РТ–300 и РТ–100.

Бурильные трубы, соединяемые труба в трубу, развинчивают вручную, а удерживают над устьем скважины трубодержателями.

При проектировании бурения необходимо обосновать выбор и указать технические характеристики буровой установки и бурового агрегата, дать схему расположения бурового оборудования или привышечных сооружений с указанием основных размеров (прил. 7П).

Примеры буровых установок различного предназначения для бурения скважин на твердые полезные ископаемые с поверхности земли и из подземных выработок, а также на воду и нефть приведены в приложении 8П.

Таблица 21

Техническая характеристика буровых насосов,

рекомендуемых для бурения скважин

Тип насоса	НБ3–120/40	НБ4–320/63	НБ5–320/100	11ГрИ
Подача, л/мин	15;19;40; 70;120	32;55;105	125; 130; 320	240; 306; 390
Давление нагнетания, МПа	4,0; 2,0	6,3; 5,5; 3,0	10,0; 6,0	6,0; 5,0; 4,0
Число плунжеров (цилиндров)
Частота вращения приводного вала, об/мин
Диаметр плунжера (поршня), мм		45; 80	45; 80	80; 90; 100
Двигатель привода насоса	А02–51–4	А2–72–6	4А22–5М6У3	А02–82–8
Мощность, кВт	7,5	22,0	40,0	35,0
Напряжение, В	220/380	220/380	220/380	220/380
Число двойных ходов в 1 мин	31;38; 80; 146; 249	95; 140; 260	95; 140; 260

Примечание. Высота всасывания промывочной жидкости для всех типов насосов не превышает 5 м

Рис. 4. Самоходная буровая установка типа 2СБУ-100-32 с буровой мачтой в рабочем состоянии

Таблица 22

Дата добавления: 2015-07-08