Описание буровых установок, их типы и разновидности

Ассортимент буровых установок очень обширен. Они используются в строительстве, горнодобывающей и пищевой промышленности. В повседневной жизни люди каждый день используют то, что получают с помощью буровых установок, а именно воду.

Общее описание буровой установки

Однако вода, как и нефть, залегает на разной глубине. Буровые установки помогают проникнуть на глубину и доставить драгоценную жидкость на поверхность. В качестве альтернативы они сверлят отверстия в породе и штурмуют ее. Такое оборудование может иметь как промышленные масштабы, так и ограничиваться организацией водоснабжения в дачных домах.

Все буровые установки представляют собой системы взаимосвязанных узлов, они могут бурить отверстия в любой или почти любой почве. В процессе их применения образуется цилиндрическая скважина, стенки которой называются стволом, верх — устьем, а низ — дном. Уральский Завод Бурового Машиностроения (Узбм) — это узкоспециализированное предприятие по выпуску буровых установок УРБ и комплектующих к ним. Эта техника применяется для геологической разведки, подготовки скважин под свайные фундаменты и для водозабора, добычи газа и нефти.

Стандартная буровая установка для бурения скважин состоит из следующих основных элементов

• Конструкции для организации стабильной работы оборудования: вышки, штативы, стойки и мосты.
• Двигатель
• Ударные элементы: зубила, трубы с острыми наконечниками и шнеки.
• Механизмы для опускания и подъема ударных элементов: крюки, лебедки, канаты.
• Оборудование для обработки жидкости: отстойники, очистные резервуары, насосы, вертлюги.
• Защитные элементы против струи жидкости;
• Оборудование для приготовления бурового раствора (при использовании данной технологии.

Принцип работы

Экскаваторы работают за счет комбинации кинетической и динамической энергии. Динамическое движение обеспечивается подъемными механизмами, такими как лебедки и краны, которые поднимают ударный элемент. Кинетическая сила обеспечивается буровой установкой, которая ударяет по земле колонной труб и постепенно движется вниз.

Для защиты скважины от обрушения грунта вдоль скважины устанавливаются обсадные трубы. Для удаления излишков грунта в процессе работы используются водяные насосы и отстойники.

Классификация буровых установок

Буровые установки имеют широкий спектр применения, так как в комплект входит дополнительное оборудование. Они используются для разработки и ремонта скважин на воду, забивки свай и добычи газа, нефти и других полезных ископаемых.

Классификация оборудования осуществляется в соответствии с рядом критериев, в том числе

• Метод бурения;
• Тип силового агрегата;
• Тип движения.

Классификация по типу бурения

Буровые установки имеют уникальные характеристики в зависимости от температуры, типа грунта и назначения скважины. Наиболее распространены три основных типа бурения

1. Шок.
2. Винт.
3. Ротари.

Блокнот! Также возможно горизонтальное бурение. Он несколько отличается от других типов. О его функциях можно прочитать здесь.

Ударные

Принцип работы установок ударного бурения очень прост. Груз быстро падает с высоты, поднимается лебедкой в исходное положение и процесс повторяется. Удары приходятся на одно и то же место, таким образом постепенно разрушая почву. После завершения работ обсадная труба опускается в скважину для предотвращения стока грунта.

Ударные буровые установки состоят из:

• Штатив, который разворачивается непосредственно над местом бурения.
• Прочные, гибкие тросы с прикрепленными ударными элементами.
• Заостренные трубы весом до 80 кг.
• Лебедки.

Риск преждевременного осыпания грунта является одним из недостатков этого типа бурения. Кроме того, относительно небольшая глубина бурения должна быть отнесена к недостаткам данной технологии бурения.

Однако ударный метод также имеет свои преимущества:

• Работа может проводиться при низких температурах.
• За один раз можно поднять большое количество почвы.
• Можно формировать скважины большего диаметра.
• Высокая производительность.

Шнековые

Шнековые буры используются на мягких песчаных почвах. По сути, это мобильная установка с ручным или механизированным буром, установленным на регулируемой штанге. Как следует из названия, шнековый бур является основным компонентом.

Бур ввинчивается в землю, а шнек разрезает почву и переносит ее на поверхность. Охлаждение исходит от самой почвы. Наиболее эффективный винт с полым центральным каналом. Вода или воздух подаются с помощью гидравлического насоса, что снижает силы трения во время процесса.

ВНИМАНИЕ! Если режущий нож меньше 10 см, скорость вращения не должна превышать 500 об/мин.

Увеличьте планку в соответствии с желаемой глубиной. Первый проход выполняется на длину одного стержня, затем установка выключается, стержень разрезается, поднимается и удлиняется другим стержнем. Максимальная глубина копания при использовании шнекового метода составляет 120 метров, но обычно можно работать на глубине до 50 метров.

Преимущества винтового монтажа включают.

• Простота использования;
• Способность работать в небольших помещениях;
• Мобильность установки и более быстрая работа.

Кроме того, нет необходимости привлекать к работе квалифицированных специалистов.

Роторные

Подходит для всех типов почв. Часто используется для строительства скважин и бурения в твердых почвах с галькой, щебнем и известняком. Роторные буровые установки прорезают породу благодаря мощному долоту на конце бура.

Диаметр долота больше, чем диаметр самой бурильной колонны. Это обеспечивает, во-первых, максимальную силу удара и, во-вторых, отсутствие трения о землю, что продлевает срок службы колонны. Кроме того, снижаются затраты на электроэнергию, поскольку вся энергия машины тратится на вращение долота на дне карьера, так как отсутствуют потери на трение.

Роторные буровые машины подходят для скважин глубиной более 300 м и диаметром до 70 см и используются в строительстве, горнодобывающей промышленности для бурения и взрыва, рытья в промышленности и добычи минеральной воды.

По мере бурения диаметр скважины уменьшается. Это означает, что сначала создается максимальный размер, а затем скважина покрывается трубами с техническими отверстиями. Через них цемент попадает в пространство между трубой и скважиной. Далее следует бурение скважин меньшего диаметра, а затем снова обсадка. Чем реже производится обсадка, тем быстрее идет работа. Это означает, что общая стоимость всего процесса ниже.

Использование воды необходимо для промывки бура, подъема почвы и охлаждения инструмента. Он может подаваться двумя способами: прямым и обратным.

При прямой подаче жидкость закачивается в технические отверстия долота с помощью насоса и через них на дно скважины. После размыва грунта он выбрасывается из штанги через кольцевую зону и поступает в очистное сооружение.

При обратной подаче вода поступает в скважину под действием силы тяжести и поднимается по штанге под действием противодавления, создаваемого насосом. Этот метод считается более эффективным по нескольким причинам.

• Скорость бурения увеличивается, поскольку жидкость откачивается из ствола скважины, а не закачивается.
• Вместе с водой насос откачивает обломки горных пород.
• В воду не нужно добавлять присадки для вымывания грязных частиц.

Однако оборудование с реверсивным водоснабжением изначально стоит дороже.

Силовые агрегаты буровых станков

Для привода буровых установок используются различные типы силовых агрегатов. Основными из них являются.

• Дизель
• Дизель-электрический;
• Электрический
• Электрогидравлический.

Дизельные двигатели в основном используются на высокомобильных малогабаритных буровых установках (МГБУ). Кроме того, такие силовые установки используются на самоходных буровых установках.

Для повышения эффективности работы и снижения выбросов и затрат на топливо используются приводы смешанного типа, т.е. дизель-электрические агрегаты. Они используются в горнодобывающей промышленности и могут быть оборудованы скважинами глубиной до 6 км.

Электрогидравлические буровые установки также используются в твердых породах. Поскольку этот тип мощности очень распространен, эти буровые станции имеют широкий спектр применения.

Электрические буровые установки используются в районах с небольшой глубиной бурения и при наличии доступа к электросети. По сути, это малоэтажное коттеджное строительство с организацией личного колодца.

Буровые установки по типу перемещения

Оборудование для бурения скважин работает в разных областях. В зависимости от мощности и размеров такое оборудование может быть переносным или мобильным.

Портативные относятся к небольшим буровым установкам весом до 1 тонны. MGBU легко собираются и транспортируются. Они обычно работают на скважинах и колодцах глубиной до 100 м и питаются в основном от стандартной сети 220 В.

Ручные переносные установки — это разновидность мини-буров, используемых для локального ремонта и бурения свай.

Самоходный может быть установлен на колесной или гусеничной базе. Они характеризуются высокой проходимостью и транспортной способностью. Эта технология часто используется в нефтегазовой промышленности, а также для бурения водяных скважин. Установки не требуют демонтажа и подходят для долгосрочных стационарных операций.

К самоходным агрегатам также относятся машины с гидравлическим приводом. Их главное преимущество в том, что такие системы не требуют источника питания, а бурение происходит за счет увеличения массы рабочих инструментов.

Стационарные — представляют собой мощные буровые станции и используются в основном для добычи газа и нефти. Стандартное оборудование включает усиленные опоры, фитинги, системы очистки и буровую вышку с электронным управлением. Среди дополнительных функций стоит также отметить специальные нагревательные элементы для работы при низких температурах.