7.5.6. Вибрационно-вращательное бурение гидродинамическим вибратором

СКБ «Геотехника» в содружестве с СКТБ ИТМ НАН Украины разработан гидродинамический вибратор ГВБ-76, предназначенный для вибрационно-вращательного бурения скважин диаметром 76 мм алмазными и твердосплавными коронками, шарошечными долотами при использовании в качестве рабочего агента воды, безглинистых и эмульсионных растворов  .

Техническая характеристика ГВБ-76

Максимальная глубина бурения, м ……………………………… 700

Наружный диаметр, мм ……………………………………………. 65

Частота импульсов давления, Гц, в пределах ………………… 210²-210³

Амплитуда виброускорений, м/с², не менее …………………… 210³

Расход рабочего агента, дм³мин^-1, в пределах ………………. 40-100

Давление в нагнетательной линии насоса, МПа, не более … 6,0

Длина, м ……………………………………………………………… 880

Масса, кг …………………………………………………………….. 18,5

Гидродинамические вибраторы (кавитационные генераторы) генерируют импульсы колебаний давления жидкости в диапазоне 200-2000 Гц (частота ударов в гидроударнике не превышает 60-80 Гц). ГВБ-76 (рис. ) состоит из генератора 5, патрубков 6 и 3, корпуса 4, переходника 1 и колпачка 2. Колпачок и патрубок 3 выполняют роль фильтра; возникающие в генераторе кавитационые пузыри схлопываются ниже его по течению, в центре потока. Отсутствие подвижных деталей и изоляция от внутренней поверхности гидровибратора обеспечивают значительное повышение его надежности по сравнению с гидроударной машиной.

Применение гидровибраторов обеспечивает (по сравнению с вращательно-ударным бурение высокочастотными гидроударниками) рост механической скорости на 17,5 %, по ресурсу алмазных коронок – на 23 %; по сравнению с гидроударной машиной средний полный ресурс возрастает в 5 раз, наработка на отказ – в 40 раз. Стоимость гидровибратора не превышает трети стоимости комплекта гидроударных машин.

Высокая эффективность гидродинамических вибраторов, повышенные показатели надежности работы, отсутствие аналогов в мировой практике по техническим средствам и технологиям определяют большую перспективность их использования в бурении, в том числе для бурения и раскольматации гидрогеологических скважин  .

7.5.7. Рекомендации по обустройству буровой при гидроударном бурении  .

Металлический буровой копер должен быть рассчитан на бурение до проектной глубины трубами диаметром не менее 50 мм, при свечах высотой не менее 15 м. При этом из скважины без развинчивания извлекаются колонковые труба, гидроударник и шламовая труба, что снижает затраты времени на спуско-подъемные операции.

Буровой станок рекомендуется устанавливать на бетонный фундамент в связи с повышенной вибрационной нагрузкой. При бурении твердых пород в ударно-вращательном режиме предпочтительнее станок с гидравлической подачей для обеспечения точной и стабильной осевой нагрузки и пониженной скоростью вращения шпинделя (40-702 мин^-1). Это достигается заменой электродвигателя станка на другой с меньшим числом оборотов или установкой дополнительного двигателя с понижающей клиноременной передачей.

От производительности и технического состояния бурового насоса зависят показатели гидроударного бурения. Насос работает весь период бурения с полной нагрузкой. В связи с этим должен строго соблюдаться режим его профилактического осмотра и ремонта, особенно поршневой группы. Рукава нагнетательной линии с внутренним диаметром 38 мм должны быть рассчитаны на работу при длительном максимальном давлении, развиваемым насосом. Линия опрессовывается на полуторное рабочее давление. Насос должен иметь обязательно предохранительный клапан, рассчитанный на рабочее давление плюс 10-15 %. Особое внимание должно быть обращено на надежность крепления концов рукавов к насосу и вертлюгу сальника.

Ввиду затяжки резьбовых соединений бурильной колонны из-за наложения вибрации применение труборазворотов – обязательно.

Содержание в промывочной жидкости повышенного содержания песка приводит к интенсивному абразивному износу гидроударника и насоса. Должны быть предъявлены наиболее высокие требования к циркуляционной системе. Рекомендуется установка гидроциклона. Общая емкость отстойников должна быть не менее 15-20 м³, емкость зумпфа – не менее 5 м³ при глубине – не менее 2,0 м. Первый отстойник у устья скважины емкостью около 1 м³ следует очищать от шлама после каждого рейса. Площадь сечения желобов должна быть не менее 250-300 см².

На буровой должен находиться набор гидроударников (3 шт.) и запас бурового инструмента исходя из его усредненного износа при ударно-вращательном режиме (табл. ) .

При вращательно-ударном режиме бурения подбор инструмента определяется по нормам вращательного бурения.