БУРОВОЙ КОМПЛЕКС

Полезная модель относится к области бурения скважин в скальных и мерзлых породах. Наиболее эффективная область его применения - это бурение взрывных скважин на карьерах.
Известна буровая установка, включающая ротор с приводом, ключ с поворотным механизмом и ручной элеватор (см. патент США №4589503, кл. 175-13, 1985 г).
Данная буровая установка не может использоваться в труднодоступных местах из-за сложности ее транспортировки и трудоемкости монтажно-демонтажных работ.
Известна также буровая установка, содержащая основание, шарнирно соединенную с ним мачту и установленную с возможностью перемещения вдоль мачты каретку для привода бурового става (см. патент на полезную модель №65092, кл. Е21В 7/04, 2007 г).
Недостатком данной установки является сильная вибрация каретки и буровой мачты при забуривании скважины, что ведет к их быстрому выходу из строя.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровой комплекс, включающий несколько буровых агрегатов, привод для става с породоразрушающим инструментом и пульт управления (см. патент на полезную модель. №46289, кл. Е21В 7/00, 2005 г).
К недостаткам данного бурового комплекса следует отнести значительную стоимость буровых работ, осуществляемых этим комплексом.
Это связано с быстрым выходом из строя бурового комплекса и в первую очередь - бурового станка, что объясняется значительными вибрациями станка при забуривании скважин шарошечными долотами или буровыми коронками, особенно при бурении скважин в скальных и мерзлых породах. Кроме того, при отсутствии ровной площадки породоразрушающий инструмент, жестко соединенный с буровым ставом и постоянно контактирующим с породой, испытывает значительные радиальные колебания, что еще больше затрудняет процесс забуривания и отрицательно сказывается как на эффективности самого процесса работы бурового комплекса, так и на долговечности бурового инструмента.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является снижение стоимости буровых работ путем уменьшения износа бурового оборудования и повышения эффективности его работы, в первую очередь при забуривании скважин. Это имеет особое значение при бурении скважин на карьерах, когда скважины расположены на небольшом расстоянии одна от другой.
Указанный технический результат достигается тем, что предложенный буровой комплекс, включающий несколько буровых агрегатов, привод для става с породоразрушающим инструментом и пульт управления, согласно полезной модели, один из буровых агрегатов выполнен в виде механизма для забуривания скважины без контакта с забоем путем образования выемки с ровным забоем, поверхность которого перпендикулярна оси скважины.
Достижению указанного технического результата способствует также и выполнение механизма для забуривания скважины без контакта с разрушаемой породой в виде термобура, соединенного с пультом управления, и снабжение бурового комплекса компрессором и источником питания, соединенных с термобуром соответственно для обеспечения его окислителем и топливом.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена общая схема бурового комплекса и на фиг.2 - схема расположения оборудования, используемого при забуривании скважины.
Предложенный буровой комплекс включает несколько буровых агрегатов, один из которых - это например, передвижная буровая установка типа СБШ с традиционным породоразрушающим инструментом-шарошечным долотом (на чертеже не показан), а другой агрегат 1, предназначен только для процесса забуривания, оснащен компрессором 2, пневмоприводом 3, топливным баллоном, т.е. источником питания 4, лебедкой 5 и пультом управления 6. Этот агрегат имеет механизм 7 для забуривания скважины без контакта с разрушаемой породой, выполненный в виде термобура, соединенного с пультом управления 6, с компрессором 2 и источником питания 4, обеспечивающих его работу. От компрессора 2 через шланги 8 к термобуру 9 подается воздух, а от источника питания 4 - бензин. Термобур 9 устанавливается на треноге, при этом положение термобура регулируется лебедкой 5 посредством троса 10. Работа термобура 9 контролируется через пульт управления 6. В качестве механизма для забуривания скважины без контакта с разрушаемой породой может использоваться не только термобур, но и другие агрегаты, например, гидробур. Последний обеспечивает разрушение породы высокоскоростной струей жидкости, обогащенной абразивным материалом, например, песком.
Внутри корпуса 11 термобура 9 размещены топливопровод 12 и форсунка 13, по которым горючее поступает в камеру сгорания 14, смешивается с окислителем (воздухом), сгорает, и через сопло 15 истекает на забой высокоскоростная и высокотемпературная газовая струя, разрушающая неровности на забуриваемом участке породы и формирующая устье будущей скважины 16. На наружной поверхности корпуса 11 подвижно смонтирован механический ударник 17, выполняющий роль вспомогательного породоразрушающего инструмента, поднимаемый и опускаемый тросом 18 от пневмопривода 3.
Принцип работы предложенного комплекса заключается в следующем. Термобур 9 устанавливают на проектной точке, при этом положение его относительно устья скважины регулируют лебедкой 5, причем как расстояние до разрушаемой породы, так и угол наклона. После этого к термобуру 9 подается от компрессора 2 окислитель (сжатый воздух), а от источника питания 4 - топливо (бензин), объем и давление которых регулируется с пульта управления 6. При включении термобура 9 образуется высокоскоростная и высокотемпературная газовая струя, которая разрушает породу. Причем разрушение породы осуществляется термобуром 9 без непосредственного контакта с породой, что исключает возникновение вибраций и колебаний на породоразрушающий инструменте. При воздействии высокотемпературной газовой струи на горную породу в ней формируются температурные поля напряжений 19 и 20, ослабляющие горную породу. С помощью пневмопривода 3 и тросов 18 одновременно с действием газовой струи по породе можно наносить удары инструментом 17, формируя устье скважины, т.е. осуществляется процесс забуривания скважины без участия основного бурового агрегата типа СБШ, который затем перемещается к забуренному участку и заканчивает бурение скважины.
Разрушение породы вспомогательным агрегатом, т.е. термобуром, осуществляется до образования выемки 16 с ровным дном, поверхность которого перпендикулярна оси закладываемой скважины, причем диаметр выемки должен быть не намного больше диаметра шарошечного долота или буровой коронки. Это позволяет стабилизировать работу традиционного инструмента, т.е. шарошечного долота при окончательном процессе бурения. После образования выемки с заданными параметрами дальнейшее бурение осуществляют традиционным способом, т.е. известным буровым агрегатом, например СБШ, продольную ось бурового става которого ориентируют перпендикулярно дну выемки. При этом глубину выемки определяют из условия обеспечения работы традиционного бурового инструмента
(шарошечного долота или буровой коронки) без выхода его за радиальные размеры выемки, что исключает биение бурового става и как следствие этого - снижает износ бурового станка и его рабочих элементов. Это условие может быть обеспечено при углублении выемки на несколько сантиметров.
Применение предложенного бурового комплекса исключает возникновение вибрации и биения бурового инструмента в процессе забуривания скважины, что положительно влияет на долговечность всего бурового комплекса. Все это повышает технико-экономическую эффективность буровых работ, осуществляемых предложенным буровым комплексом.