Загальні відомості про гідроударні бурових машинах.

О.І. Калініченко, П.В. Зибінської

Забійні гідроударні бурові машини. Загальні відомості

гідроударні машини мають широку область рас-пространенія в буровому справі. Узагальнено добре апробовані ділянки використання гідроударніков можна представити у вигляді схеми (рис.1.1). Великий діапазон застосування гідроударні машин обумовлений тим, що такі механізми є одним з основних джерел зростання всіх виробничо-технічних показників буріння.

Найбільш гідроударнікі часто використовуються як допоміжний ланка, що сприяє більш інтенсивного руйнування гірських порід на забої - гідроударнікі для ударно-обертального й обертально-ударного буріння.

Крім того, гідроударнікі можуть використовуватися як самостійні машини, будучи головним технічним елементом у процесі проходки свердловин - гідроударнікі для ліквідації аварій у свердловинах і для ударновібраціонного буріння свердловин в нещільний породах.

Основний відмінною рисою ударно-обертального способу буріння є можливість реалізації на забої сумарного впливу ударних імпульсів, осьового тиску й крутного моменту. Це забезпечує зниження енергоємності процесу руйнування порід і, як наслідок - підвищену ефективність проходки свердловин при перетині, перш за все, міцних порід.

Так, наприклад, гідроударні буріння (ударно-обертальний або обертально-ударний) коронками діаметром 76 мм забезпечує збільшення механічної швидкості в 1.8 ... 2.0 рази, підвищення проходки за рейс в 1.5 рази і зростання комерційної швидкості в 1.6 рази в порівнянні з існуючими способами буріння твердосплавними і алмазними коронками того ж діаметру.

Одним з напрямків підвищення продуктивності буріння розвідувально-експлуатаційних свердловин на нафту і газ також може стати використання ударно-обертального способу буріння натомість обертального. Однією з передумов такого висновку є дослідження, які проведені в НВО «Буровий техніки» (ВНІІБТ). Основний висновок цих досліджень полягає в тому, що застосування, наприклад, таких гідроударніков, як ВВО-5А, ВВО-145, ВВО-170 та ін при ударно-обертальному способі буріння з пісковиками, вапняками і твердим сланцями забезпечує збільшення механічної швидкості буріння в 1,3-1,8 у порівнянні з обертальним бурінням в аналогічних умовах. Одночасно спостерігається зростання проходки на долото на 25-30%. Враховуючи, що вартість долота складає, в середньому 5-7 тис. грн., має місце суттєва економія за матеріалами. Тобто, в загальному випадку, має місце підвищення тих параметрів, які визначають економічність способу буріння свердловин.

Практика показує, що гідроударнікі, поряд з використанням для буріння розвідувальних свердловин, можуть успішно застосовуватися і в інших галузях промисловості, а також на допоміжних роботах.

Є позитивний досвід використання гідроударніков для буріння свердловин з підземних гірських виробок.

В вітчизняній і зарубіжній практиці морського бурового виробництва гідроударні машини по суті є єдиною технічною базою реалізації ударно-вібраційного однорейсового буріння підводних свердловин на глибину до 10 м і більше з імовірністю перетину важких грунтів.

Безсумнівний цікавим є можливість використання гідроударні машин для ліквідації та попередження прихопивши бурового снаряда. Широко відомо, що при накладення вібрацій зменшується коефіцієнт тертя між контактуючими елементами (між зовнішньою поверхнею бурового снаряда і розклинюється його частинками породи), що сприяє вилученню прихоплене в свердловині інструменту.

Різноманітні умови застосування, а також складність робочих процесів в гідроударні машинах, взаємозалежних з процесами в підводить трубопроводі (колоні бурильних труб) і в свердловині, обумовили велика різноманітність технічних схем і собенностей конструкції гідроударні машин.

В загальному випадку, гідроударнікі представляють собою імпульсну систему з вільно рухомим поршнем-бойком, переміщається між ковадлом і верхнім обмежувачем, який може бути як жорстким, так і пружним. Залежно від спрямованості гідравлічного впливу на поршень гідроударнікі можна розділити на дві основні групи:

1. Гідроударнікі одинарної дії з однієї робочої порожниною циліндра, у яких один хід бойка відбувається під дією промивної рідини, інший - за рахунок сили пружини або власної ваги бойка;

2. Гідроударнікі подвійної дії, з двома робочими порожнинами циліндра, у яких зворотно-поступальний рух бойка забезпечується енергією потоку рідини без участі пружин.

Наведене поділ гідроударніков є досить узагальненим. Так, у групі машин одинарної дії в залежності від способу вчинення активного ходу бойка виділені механізми прямої і зворотної дії.

Гідроударнікі прямої дії (ріс.1.2, а) характеризуються тим, що в них ефективна енергія від джерела (бурового насоса) відбирається на робочому ході. При цьому частина її передається бойку, а частина накопичується в пружині, за рахунок якої забезпечується холостий хід.

Гідроударнікі зворотної дії характеризуються тим, що в них енергія потоку відбирається на холостому ході бойка і накопичується, в основному, в пружині (пружному елементі) в вигляді потенційної енергії стиснення (ріс.1.2, б). Розгін бойка і удар його по ковадлі здійснюється під дією ваги бойка і енергії пружного елемента. Підйом (взвод бойка з одночасним стисненням силових пружин) - під дією тиску рідини, вступ якої в робо-чую порожнину циліндра регулюється розподільчим пристроєм (РУ).

Гідроударнікі подвійної дії з виконання гідродвигуна і характеру робочого процесу поділяються на два основних види.

До першого виду можна віднести гідроударнікі, у яких є дві робочі порожнини циліндра (ріс.1.2, в), контрольовані водораспределітельнимі пристроями.

Ко другий - гідроударнікі із ступінчастим (диференціальних) поршнем, що розділяє циліндр на дві камери, з яких тільки одна контролюється водораспределітельним пристроєм (ріс.1.2, г).

* Деякі зауваження за специфічними термінам.Здесь і надалі деталь гідроударніка, що здійснює, удари, які використовуються для руйнування гірської породи, названа бойком, а деталь ГУ, за якою завдає удару бойок - ковадлом. Робочим ходом є такий хід бойка, на якому він набирає швидкість для удару по ковадлі.

Зворотний хід є неодруженим ходом бойка.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://masters.donntu.edu.ua