Буровая колонна
Буровая колонна является связующим элементом между оборудованием, создающим артезианские скважины в известняке, и инструментом, используемым для разрушения породы.
Водозаборная скважина на придомовом участке дает неограниченный доступ к воде для питья. Она не зависит от тарифов жилищно-коммунальных учреждений и перебоев в работе. Различие типов грунта и глубин прохождения водоносной жилы определяет необходимое оборудование для формирования бесперебойного водного источника. В известняковой почве требуется полноценная установка для бурения, способная достать до межпластового слоя, и перенаправить поток артезианской воды на поверхность.
Особенности скважины в известняке
Такой тип источника отличается значительной глубиной залегания водного пласта (70-300 м), большим дебитом (5-6 м/ч) т длительным периодом службы (40-50 лет). Для дачи или коттеджа подобное водоснабжение является максимально надежным.
За счет глубины горизонта, характеризующегося высоким давлением, скважина чаще всего получается артезианской, т.е. выталкивающей жидкость путем самоизлива. Если этого не случается, для подъема требуется мощный погружной насос.
Прохождение известнякового слоя накладывает на установку и инструменты, используемые при бурении, определенные требования. Известковая порода – осадочная, состоящая из кристаллизованного кальцита. Частным случаям известняка является ракушечник.
Бурение известняка является непростым занятием. Оборудование обязано иметь тяжелый вес, чтобы иметь возможность воздействия при помощи подачи высокого давления на забой. Несмотря на кажущуюся значительной стоимость обустройства скважины артезианского типа, ее владелец, соблюдающий эксплуатационные правила, получает постоянный незаиливаемый источник, где в качестве фильтра выступает известняк.
В данном типе породы возможно изготовление скважин трех типов:
- Традиционная. Бурится на пластах, имеющих хорошее давление, и не содержащих песчаные линзы и прослойки глины. Вода попадает в водозабор напрямую из пласта через открытый участок.
- С двойной обсадкой. Создается, если недостаточен или невысок напор пластов. Жидкость поступает в сооружение через перфорацию между трубами.
- Телескопическая, с кондуктором. Сооружается на почвах, содержащих большое количество валунов, глины и камней. Сечение труб при проходке уменьшается после достижения проблемной зоны.
Глубина залегания водного пласта при формировании артезианских скважин не всегда точно определяется даже геодезистами с большим опытом работы. Чтобы избежать неприятностей, обычно рекомендуют использовать производительную, тяжелую технику, использующую мощные буровые колонны и обсадные трубы большого диаметра.
Многофункциональная буровая колонна
Она является важным звеном, соединяющим породоразрушающий инструмент, расположенный внутри забоя и наземное оборудование. Ее функцией является обеспечение подвода энергии, вне зависимости от типа (механическая, гидравлическая, электрическая) к долоту. Помимо этого, многофункциональный элемент востребован при проведении смежных работ. С его помощью:
- задается направление стволовой части;
- создается требуемая нагрузка на долото во время передачи вращения;
- поддерживается и принимается вращательный момент в момент прохождения породы при помощи забойных двигателей;
- подается раствор для бурения в шахту;
- осуществляется спуск в шахту и подъем на поверхность долота и двигателя;
- исследуется состава пластов;
- производятся вспомогательные действия — от проработки, расширки до промывания ствола и ликвидации аварийных ситуаций.
Всегда учитывается возможность нештатных ситуаций. В случае осложнений буровая колонна может принять на себя функции обсадной, либо помочь с погружением долота.
Учитывая заглубленность артезианского источника, буровая колонна на своем протяжении испытывает широкий диапазон нагрузок. Материал выдерживает сжатие, кручение, подвергается растяжению, давлению, претерпевает продольные и поперечные изгибы. Максимальное растяжение концентрируется при подъеме в верхней части. Когда прохождение породы проводится с одновременным промыванием, возрастает растягивающая нагрузка за счет усиления водного потока внутри. Присутствие воды вовне снижает этот тип нагрузки.
Выступающие гладкие части инструмента за счет прилипания глины усиливают трение. Увеличение силы сопротивления связано также с кривизной рабочего ствола и наличием резких сужений. Чтобы рабочий инструмент, состоящий из двигателя, долота и трубы для бурения служил долго, необходимо учитывать динамические нагрузки на буровую колонну.
Сильнее всего страдают:
- ближе к поверхности — область вала двигателя, нижняя часть буровой колонны, долото (зависят от слаженности движения);
- в глубине динамические силы подвергают инструмент усиленной нагрузке за счет пульсации раствора для бурения, долота и двигателя.
Причины поперечных, крутильных и продольных колебаний различаются, но влияние, оказываемое ими на работу техники, велико. Ухабистые стволы приводят к возникновению продольных низкочастотных колебаний, а перекатывание шарошек и разрушение породы скачками вызывает высокочастотные малоамплитудные колебания. Поперечные силы, вызванные нестабильным сопротивлением, возникающим при дроблении породы, провоцируют косые удары и приводят к неправильным ударам долота.
Технологические требования, которые предъявляются к буровой колонне, со способами прохождения грунта, рабочими условиями и геологическими особенностями шахты. С учетом всех нюансов специалисты создают конструкцию, определяя наилучшие материалы для её изготовления.
До фазы начала основной работы должно проводиться проектное бурение, страхующее осложнений после запуска оборудования. Компоновка устройства обладает высокой прочностью для всех составных частей. Они выдерживают чрезмерное давление как изнутри, так и снаружи, а также рассчитаны на инерционные, ударные и вибрационные нагрузки.
Конструктивные элементы, представленные муфтами, замками и трубами, обеспечивают мощный захват и надежный крепеж. При этом к соединениям предъявляются высокие требования, например, они должны не затруднять сборку и разборку, а также препятствовать самопроизвольному отвинчиванию.
Все эти требования приводят к тому, что ценятся в качестве связных элементов те, которые имеют минимальную массу и отличаются экономичностью. Это связано с тем, что изготовление буровой колонны ведется за счет высокопрочных, технологичных материалов, устойчивых к химическому воздействию почвы и препятствующих абразивному изнашиванию при эксплуатации