Однако этому способу бурения присущи и значительные недо­статки, связанные с его неприменимостью при бурении глинистых, песчано-глинистых и сыпучих пород и при встрече подземных вод.

Наиболее эффективными способами бурения скважин на россы­пях могут быть ударно-забивное, ударно-канатное, виброударное, термическое, термомеханическое, электроимпульсное и др.

2.2. Искривление скважин. Мероприятия по поддержанию заданного направления технологических скважин

Поддержание заданного направления геотехнологических сква­жин имеет большое значение. При ПВ металлов искривление скважин может привести к нарушению принятой системы разработки место­рождений.

В настоящее время при разработке методом ПВ урановых руд на­иболее распространенной является линейная система с шахматным расположением скважин с расстоянием 25х50 м. При искривлении скважин расстояния между осями скважин в зоне рудного пласта могут измениться, что приведет к нарушению полноты выемки полез­ного компонента.

При отработке пластовых месторождений отклонение забоя скважины от вертикали при буре­нии вертикальных скважин достигает 1,5 – 4,5 м при глубинах сква­жин до 150 м и 6 – 15 м при глубинах скважин свыше 250 м.

При указанной выше сетке расположения технологических сква­жин максимальное сближение фильтров может достигнуть 5 м, а максимальное их удаление – 80 м. В связи с искривлением скважин может значительно изменяться конфигурация ячеек выщелачиваю­щих блоков (рис. 2). Допустимое отклонение ствола скважин от вертикали не дол­жно превышать 1 – 2° на 100 м при сооружении неглубоких скважин и 1° на 100 м при сооружении скважин глубиной более 250 – 300 м.

Рис. 2. Влияние искривления скважин на форму отрабатываемой ячейки при ПВ:

1 – проектная форма ячейки; 2 – фактическая форма ячейки; 3 – устье откачных скважин; 4 – устье нагнетательных скважин; 5 – фактическое положение забоя нагнетательных и от­качных скважин.

Разработка мероприятий по поддержанию заданного направления геотехнологических скважин является важной задачей. Такими мероприятиями могут быть следующие: а) тщательная установка стола ро­тора; б) зазор между ведущей трубой и клиньями не должен пре­вышать 2 – 3 мм; в) искривленность бурильных и утяжеленных труб, а также ведущей трубы должна быть в пределах нормы; г) тип долота подбирать в соответствии с физико-механическими свойст­вами пород; д) низ бурильной колонны собирать без перекосов, не допуская несоосности ее деталей и узлов; е) применять правильный режим бурения.

Основным средством борьбы с искривлением скважин является правильная конструкция низа бурильной колонны. Бурение сква­жин необходимо вести с обязательным применением утяжеленных бурильных труб. Диаметр УБТ должен быть близким к диаметру долота.

Для придания скважинам заданного направления при значитель­ном несоответствии диаметров долота и труб очень часто предусмат­ривается центрирование долота путем установки над долотом цент­раторов или фонарей, изготовленных из труб близкого к долоту диа­метра. Центраторы могут также устанавливаться по длине УБТ или БТ на расстоянии друг от друга, равном длине полу­волны изогнутой колонны труб.

3. Буровое оборудование для сооружения геотехнологических скважин

3.1. Основные факторы, определяющие выбор буровых агрегатов

Важным требованием к буровому оборудованию для сооружения геотехнологических скважин является его высокая мобильность, быстрый монтаж, демонтаж и перевозка, высокий уровень механиза­ции вспомогательных операций, а также наличие укрытий, так как сооружение скважин производится круглогодично.

Разбуриваемые горные породы по своим свойствам обладают большим разнообразием, но преобладают породы осадочного комп­лекса, что вызывает определенные требования к буровому оборудо­ванию и в первую очередь необходимость в буровых насосах с вы­сокой подачей.

Из современных буровых установок, выпускаемых промышлен­ностью, наиболее полно требованиям технологии сооружения геотех­нологических скважин отвечают буровые агрегаты УРБ-ЗАМ 1БА-15В, УРБ-ЗА2, УРБ-ЗАЗ, УБВ-600. Указанные буровые установки отвечают основным требованиям, предъявляемым к технологии бурения и оборудованию геотехнологи­ческих скважин. Самоходные установки обеспечивают возможность бурения скважин большими диаметрами. Наиболее полно требова­ниям технологии сооружения эксплуатационных скважин при ПВ отвечает буровой агрегат 1БА-15В.

Бурового оборудования, полностью удовлетворяющего требова­ниям технологии бурения геотехнологических скважин, в нашей стране не выпускается, так как не было необходимости бурения скважин таких конструкций и глубин в больших объемах. Выпуска­емые промышленностью буровые установки роторного типа во мно­гих случаях не могут обеспечить необходимые параметры режима бурения – осевую нагрузку на долото и количество промывочной жидкости, подаваемой на забой. Выпускаемые буровые установки укомплектованы насосами, обычно имеющими небольшую подачу, что не может обеспечить при бурении мягких пород эффективную очистку забоя от шлама в скважинах, имеющих значительные попе­речные размеры.

При бурении скважин установками роторного типа передача осе­вой нагрузки на долото осуществляется с помощью УБТ. В этом случае при неглубоких скважинах не пред­ставляется возможным обеспечить требуемые осевые нагрузки на долото для объемного разрушения породы на забое, в связи с чем имеются трудности в получении высоких скоростей бурения.

Применение воды способствует увели­чению механической скорости бурения и уменьшению затрат на при­готовление глинистого раствора. Но вода обладает меньшей вязко­стью, чем любая промывочная жидкость и ее применение может способствовать оседанию большого количества шлама при остановке циркуляции. Кроме того, применение воды возможно в том случае, когда обеспечивается необходимая устойчивость разбуриваемых пород, их высокая сопротивляемость размывающему действию по­тока ПЖ.

Повышению эффективности разрушения мягких пород при не­больших осевых нагрузках может способствовать применение ло­пастных гидромониторных долот.

Опыт эксплуатации буровых агрегатов УРБ-ЗАМ, 1БА-15В, УБВ-600 в различных горно-геологических условиях выявил ряд не­достатков, присущих этим агрегатам. Основными из них являются следующие: 1) недостаточный уро­вень механизации вспомогательных процессов; 2) отсутствие утеп­ляемых укрытий; 3) значительные затраты времени на монтаж, де­монтаж и перевозку агрегатов; 4) не в полной мере отвечают требо­ваниям технологии оборудования эксплуатационных скважин добыч­ными устройствами.

Отсутствие утепляемых укрытий и другие недостатки, присущие самоходным установкам с роторными вращателями, привели к тому, что для сооружения технологических скважин ПВ путем конструк­тивных изменений приспосабливаются и другие буровые агрегаты, например ЗИФ-650А, ЗИФ-650М, ЗИФ-1200А, ЗИФ-1200МР и др.

Ведутся работы по созданию специализированных буровых агре­гатов для сооружения технологических скважин ПВ.

В подземных условиях при выщелачивании в скальных блоках для бурения скважин применяются буровые агрегаты типа НКР-100М, БСК-2М-100, БСК-2М2-100, буровые каретки БК-2П с перфораторами ПК-60 и др.

3.2. Самоходные буровые агрегаты с роторными вращателями

Буровой агрегат 1БА-15В. Буровой агрегат состоит из трех бло­ков: бурового, насосно-силового и компрессорного.

Кинематическая схема бурового агрегата 1БА-15В приведена на рис. 3. Буровой блок агрегата монтируется на шасси автомобиля МАЗ-500А, здесь располагаются ротор с проходным отверстием 410 мм, лебедка, коробка скоростей с пневмомуфтой, буровой насос НБ-12-63-40, буровая мачта с секционными гидравлическими домкратами, генератор мощностью 12 кВт, коробка отбора мощности с гид­равлическим насосом, гидрораскрепитель, пульт управления (ПУ), аварий­ный компрессор для пневмоуправления.

Рис.34. Кинематическая схема бурового агрегата 1БА-15В:

1 – двигатель ЯМЗ-256; 2, 11, 14, 32 – пневмокамеры; 3 – коробка передач двигателя; 4, 8, 22, 27, 34, 35 – карданные валы; 5 – коробка отбора мощности; 6 – генератор; 7, 10, 25, 29 – клиноремённые передачи; 9 – буровой насос; 12 – коробка передач; 13- лебёдка; 15 – индикатор веса; 16 – талевый канат; 17 – ведущая труба; 18 – вертлюг; 19 – талевый блок; 20 – кронблок; 21 – ротор; 23 -  цепная передача; 24 – гидронасос; 26 – тахогенератор; 28 – аварийный компрессор; 30 – компрессор двигателя; 31 – двигатель Д-108 для привода компрессора; 33 – редктор угловой; 36 – компрессор К9М.

На насосно-силовом блоке расположены двигатель ЯМЗ-236 с коробкой передач, буровой насос 9МГР-61 или 9МГР-73, угловой редуктор, аккумуляторный ящик и др.

На компрессорно-силовом блоке располагаются двигатель Д-108 со сцеплением, компрессор К9М для производства откачек, угловой редуктор, ресивер и др.

Для привода средств механизации, имеющихся на буровом агре­гате, а также с целью облегчения управления механизмами буровой установки она снабжена пневмо- и гидромеханизмами.

Буровой насос и ротор включаются с пульта управления буриль­щика с помощью пневмомуфт. Фрикцион и тормоз лебедки имеют пневмоусилители, которые получают привод от компрессора авто­шасси или аварийного компрессора.

На буровом агрегате используются гидрораскрепитель для развинчивания БТ диаметром 73 мм с помощью ротора, приспособление для выноса БТ, вспомогательная катушка и др.

Для измерения осевой нагрузки на долото применяется индика­тор веса ГИВ-6-11. При бурении можно использовать свечи длиной 12 м, обсаживать скважину трубами диаметром 377 мм без снятия ротора.

Буровая установка УБВ-600. Буровая установка состоит из двух блоков –  бурового и насосного, смонтированных на трехосном авто­шасси КрАЗ-257.

Привод основных механизмов осуществляется от ходового двигателя ЯМЗ-238 через двухскоростную коробку от­бора мощности. Управление коробкой отбора мощности установлено в кабине автомобиля.

В состав бурового блока входят раздаточная коробка, угловой редуктор, двухбарабанная лебедка, вал для привода ротора, ком­прессор для привода механизмов управления, мачта с гидравличе­скими домкратами подъема, закрепленная на раме лебедки.

На насосном блоке размещены раздаточная коробка, два насоса 9МГР-61 с обвязкой, электрогенератор мощностью 30 кВт, компрес­сор КТ-7, устройства для спаривания насосного и бурового блоков. Передача вращения с блока на блок производится с помощью кар­данного вала. Суммирование мощности двух двигателей на одну трансмиссию не допускается.

Ротор с проходным отверстием 410 мм и подсвечник устанавли­ваются на рабочей площадке.

Мачта – наклонная, телескопическая. Верхняя секция выдви­гается посредством талевого блока установки. На верхнем торце нижней секции крепят полати емкостью 50 свечей из труб диаметром 114 мм. Полати при транспортировке перевозятся отдельно.

Лебедка состоит из двух барабанов – бурового и тартального, которые включаются шинно-пневматическими муфтами. Из средств механизации работ предусматриваются гидрораскре­питель, тележка для переноса труб, устройство для свинчивания долот под ротором и бурения шурфа, электрическая лебедка и комп­рессор.

Управление механизмами бурового агрегата сосредоточено на пульте управления бурового и насосного блоков.

Технические характеристики самоходных буровых агрегатов с роторными вращателями приведены в табл. 1.

Таблица 1

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11