§ 3.3. Технологическая характеристика и режим шнекового бурения.

Технология шнекового бурения состоит в образовании взрывных скважин шарошками режущего типа (резцами) под воздействием усилия подачи и вращения бурового става. Передача резцу крутящего момента и усилия подачи, а также удаление буровой мелочи из забоя обеспечивается шнековыми штангами.

Основными технологическими операциями шнекового бурения скважины является:

• собственно бурение;

• наращивание и разборка бурового става.

Усилие подачи на резец и подача последнего на забой скважины осуществляется как под действием массы вращателя и бурового става, так и принудительно. Ход станков может быть шагающим или гусеничным.

Резцы имеют лезвия армированные вставками твердого сплава (ВК 6, ВК8 и др.) Форму режущих лезвий выбирают в зависимости от буримости породи диаметра скважины.

При П_б<2 – 3 в плотных пластичных породах применяют резцы типа «рыбий хвост» (а). При П_б=2 – 4 эффективнее резцы со сменными зубьями (рис.б), режущие элементы легко заменяются, а стойкость самого резца достигает 1000 м и более. В породах с П_б=3 – 5 успешно применяют резцы с лезвием в виде впаяных или сплошных элементов твердого сплава.

Для бурения хрупких и трещиноватых пород (П_б<4) применяют резцы с лезвием в виде впаяных или сплошных элементов твердого сплава.

Для бурения хрупких и трещиноватых пород (П_б<4) применяют резцы с криволинейным режущим лезвием (рис. в ).

При бурении плотных влажных пород шаг спирали шнеков h_c<(0,5-0,7)D (D – диаметр шнека), а при бурении сухих полускальных пород h_c<(0,85-1,0)D. Стойкость штанг достигает 1000 – 4000 м.

Для лучшей очистки скважины от буровой мелочи рекомендуется к спиралям шнека по центральной трубе подавать сжатый воздух.

Режим шнекового бурения характеризуется усилием подачи, частотой вращения бурового инструмента и эффективностью удаления продуктов разрушения.

Частота вращения и усилие подачи ограничиваются в трещиноватых полускальных породах прочностью резцов, а в плотных породах – необходимостью удаления продуктов разрушения из скважины.

§ 3.4. Технологическая характеристика

ШАРОШЕЧНОГО БУРЕНИЯ.

Шарошечное бурение осуществляется долотами имеющими в качестве разрушающего органа конусообразные шарошки с фрезерованными зубьями (зубчатые долота) или штырями, армированными твердыми сплавами (штыревые долотья). При вращении долота шарошки наносят зубьями (штырями() удары по забою скважины. Отколовшиеся частицы породы удаляются из забоя скважины сжатым воздухом или воздушно-водяной смесью.

По массе и развиваемому усилию подачи станки шарошечного бурения подразделяются на:

• легкие (масса до 40 тонн, усилие подачи до 200 кН, Ø_скв.=150-220 мм, П_б=6-10) СБШ-160;

• средние (масса до 65 т, усилие подачи до 350 кН, Ø_скв.=220-270 мм, П_б=10-14), СБШ-250МН;

• тяжелые (масса до 120 т, усилие подачи до 700 кН, Ø_скв.=320-400 мм, П_б>14), СБШ-320.

В общих затратах на бурение скважин от 20 до 45% составляют расходы на буровой инструмент.

Обычно применяют трехшарошечные зубчатые, штыревые или комбинированные долотья. Типы долот различаются видом, геометрическими размерами, параметрами вооружения и областью примененеия.

Зубчатые долотья типа С,СТ и Т имеют фрезерованные зубья клиновидной формы с боковыми гранями армированными твердым сплавом.

Вооружение долот типа ТЗ, ТКЗ,К и ОК выполнено в виде запрессованных в тело шарошек твердосплавных зубьев (штырей) клиновидной формы (ТЗ), полусферической формы (К, ОК) или с чередованием штырей указанных форм (ТКЗ). Стойкость долот ОК (100 – 150 м) в породах с П_б=14 – 16.

Вращение и усилие подачи на шарошечное долото передают пустотелые буровые штанги, по которым поступает воздух или воздушно-водяная смесь для очистки забоя скважины от буровой мелочи и охлаждения долота.

Процесс бурения осуществляется в основном за счет энергии вращения, потери энергии на трение и переизмельчение продуктов разрушения составляет около 20%.

При очень большом усилие подачи скорость бурения практически не увеличивается из-за ухудшения очистки забоя скважины от буровой мелочи при постоянных расходах воздуха. При бурении наклонных скважин усилие подачи не долото снижают на 20-25% для предотвращения смещения станка.

С увеличением частоты вращения долота (n_в) техническая скорость бурения повышается, но существенно снижается стойкость долота (S_д).

На практике частота вращения бурового инструмента составляет 0,6 – 2 с^-1 при усилии подачи 18 – 7 кН на 1 см² диаметра долота.

Ориентировочно техническую скорость шарошечного бурения (м/час) можно определить по формуле:

где d_д – диаметр долота в метрах.