Установка УПБ-25

16.09.2020

Установка УПБ-25 предназначена для бурения скважин по породам I-XII категорий по буримости шнековым и колонковым способами при поисково-картировочных работах, инженерно-геологических изысканиях. Установка имеет станок, плунжерный горизонтальный промывочный насос 1НБ-8 и три комплекта бурового инструмента.

Установка состоит из следующих основных узлов (рис. 106): рамы с направляющими стойками, укосиной и вилкой с компенсатором, вращателя с двигателем «Дружба-4» и топливным баком, лебедки, механизма подачи с пружинным аккумулятором и пневматических колес.

Рама связывает все узлы станка и является несущей частью. Она представляет собой сварную конструкцию Т-образной формы, изготовленную из швеллерного и трубного проката. На концах рамы приварены бобышки, через которые она крепится (при снятых колесах) коническими штырями на заданной точке. В передних бобышках закрепляются полуоси пневматических колес. В кронштейнах, приваренных к раме, находятся оси блоков полиспастной системы механизма подачи, проушины, укосины и основания направляющих стоек. Компенсатор, расположенный на вилке, предназначен для натяжения верхней ветви каната.

Вращатель представляет собой двухскоростную коробку передач, заключенную в алюминиевый корпус, к задней стенке которого присоединяется бензиновый двигатель «Дружба-4»; топливный бак крепится наверху вращателя. Поступательное движение (вверх и вниз по направляющим) передается вращателю с помощью рымболта и скобы, к которым крепятся две ветви троса, соединяющие вращатель с лебедкой и механизмом подачи. Вращение от двигателя через конические и цилиндрические. шестерни передается на главный вал вращателя. Он может вращаться с двумя частотами 252 и 840 об/мин. Изменение частоты достигается при помощи вилки переключателя расположенной на передней стенке корпуса вращателя. На правой стороне корпуса сбоку находится регулятор для изменения частоты вращения коленчатого вала, включения и выключения центральной муфты сцепления двигателя «Дружба-4».

К верхней части главного вала вращателя через переходник крепится промывочный сальник. Для улучшения скольжения вращателя по стойкам рамы в направляющие цилиндры его корпуса впрессованы текстолитовые втулки.

Лебедка предназначена для проведения спуско-подъемных операций и зарядки пружинного механизма подачи. Она имеет две частоты вращения — прямую от рукоятки и через шестерни. Частота через шестерни используется для зарядки механизма подачи, для срыва прихваченного снаряда. На барабане закрепляются два конца каната: один соединяется с вращателем сверху через верхний блок установки, другой — снизу через блоки пружинного механизма подачи. Лебедка приводится во вращение вручную при помощи съемной рукоятки. Корпус лебедки из алюминиевого сплава крепится к вилке. Храповик и рукоятки лебедки закрепляются подпружиненной собачкой.

Механизм подачи служит для передачи давления на забои до 3000 кгс/см2 и представляет собой полиспастную систему с пружинным аккумулятором и зарядкой от лебедки. Давление на забой определяется по указателю механизма подачи, шкала которого отградуирована в килограмм-силах. Шток механизма может перемещаться на 50 мм. Длина троса полиспастной системы при переходе с вертикального на наклонное бурение регулируется стяжной втулкой.
Установка УПБ-25

Насос 1НБ-8 состоит из привода и гидравлической части, соединенных между собой и смонтированных на общей раме.

Промывочная жидкость через всасывающий рукав и воздушный колпак поступает в насос, из которого она попадает в нагнетательную линию. На этой линии устанавливается манометр, снабженный разделителем с демпфирующим устройством. Двигатель через редуктор и клиноременную передачу передает движение плунжера насоса.

В приводной части насоса расположен эксцентриковый вал с шатуном, который соединяется с плунжером. Уплотнение плунжера достигается резиновыми манжетами. Смазка производится через масленку. Бензиновый бак устанавливается выше насоса.

В корпусе гидравлической части насоса расположены вставной стакан с резиновыми кольцами, всасывающий и нагнетательный клапаны. Клапаны — тарельчатые с резиновой уплотнительной шайбой, в вертикальном положении они удерживаются цилиндрическими пружинами. Предохранительный клапан смонтирован в корпусе крышки.


Установка комплектуется тремя наборами бурового инструмента. Первый комплект инструмента используется при шнековом бурении скважин диаметром 62 и 70 мм до глубины 15 м (бескерновое бурение) в породах I—III категорий. Взятие проб пород, воздуха, воды, проведение гамма-каротажа производятся по существующим правилам. Второй комплект применяется для бурения полыми шнеками скважин диаметром 102 мм глубиной до 5 м в породах I—III категорий. Образцы керна диаметром 30 мм отбираются с любого интервала съемным грунтоносом, опускаемым в полые шнеки на тросе. Третий комплект предназначен для бурения твердосплавными и алмазными коронками скважин диаметром 36 мм глубиной до 25 м с промывкой забоя. Диаметр отбираемого керна 20 мм.

Одна установка УАБ-25 проходила испытания в Восточно-Кураминской экспедиции в Узбекистане в горной местности с плохой проходимостью с высотными отметками 1100—1350 м.

Скважины бурились шнековым и шнеко-колонковым комбинированным способами. Рыхлые отложения II—IV категорий, представленные сухими суглинками и плотными глинами с включением небольшого количества обломочного материала, проходились без отбора керна шнеками диаметром 60 мм с винтовым породоразрушающим инструментом диаметром 62 мм или с двухлопастным долотом диаметром 70 мм. Несколько скважин были пробурены полыми шнеками диаметром 100 мм с винтовым породоразрушающим инструментом диаметром 102 мм, образцы породы отбирались съемным грунтоносом, опускаемым в полые шнеки па канате. Пробы по сухим суглинкам и глинам отбирались в количестве 60—100 % от пройденных интервалов скважин. Коренные породы VIII—IX категорий, представленные туфами и порфиритами, бурились колонковым способом твердосплавными и алмазными коронками диаметром 24 и 36 мм с промывкой забоя водой насосом 1НБ-8. Выход керна составлял от 30 до 100 %.

При бурении использовались стальные бурильные трубы диаметром 24 мм. Скважины не крепились. Спуско-подъемиые операции проводились при помощи лебедки через вращатель, а также вручную.

Несколько скважин пробурено шнековым способом под углом 60—70°, средней глубиной 11 м (максимальная 18,5 м). Диаметр скважины 62 и- 70 мм. Расстояние между ними составляло 55 м. Техническая скорость бурения при этом достигала 16,1 м/ч. Глубина скважин, пробуренных полыми шнеками с отбором образцов породы съемным грунтоносом с забоя, составляла 6 м. Техническая скорость бурения равнялась 8,6 м/ч.

Средняя глубина скважин, пробуренных комбинированным способом, шнеками с двухлопастным долотом диаметром 70 мм и колонковым снарядом диаметром 36 мм с отбором керна, составила 26 м, максимальная 47,3 м. Техническая скорость бурения 5,6 м/ч при расстоянии между скважинами 70 м.

На другом участке в этой же экспедиции с высотными отметками 1200—1400 м установкой УПБ-25 с использованием стальных и легкосплавных (алюминиевый сплав В-95) бурильных труб диаметром 24 мм бурились картировочные скважины. Геологический разрез участка был представлен плотными лёссовыми отложениями, в которых иногда встречались включения крупнообломочного материала, а также трещиноватыми кварц-серицитовыми и кварц-каолинитовыми (VII—IX категории по буримости) породами. Мощность насосов (объем бурения которых составлял около 80 %) изменялась от 6 до 70 м. Лёссовые отложения разбуривались пикобуром диаметром 50 мм, армированнным твердосплавными резцами восьмигранной формы, а коренные породы и валунно-обломочные отложения в зависимости от крепости и трещиноватости их проходились твердосплавными коронками диаметром 46 мм типа СМ-2, CA и алмазными коронками. Скважины промывались водой при помощи насоса 1НБ-8.

В зависимости от твердости пород проходка скважин производилась на различных режимах бурения (табл. 56).

Средняя производительность бурения легкосплавными трубами достигла 17,2, а остальными трубами 16,8 м/смену. Скважина глубиной 80 м с отбором керна была пройдена за 38 ч, включая время монтажа и демонтажа установки. Спускоподъемные операции проводились с помощью лебедки и вручную. Легкосплавные трубы опускались и поднимались вручную свечами из четырех труб длиной около 6 м, а остальные — из трех труб длиной около 4,5 м. Легкосплавные трубы поднимались вручную с глубины 45—50 м, стальные — с с затратой времени на подъем соответственно 33 и 44 с. Таким образом, с увеличением глубины скважины время на спуско-подъемные операции при проходке легкосплавными трубами резко снижается по сравнению с использованием стальных бурильных труб. Применение лекгосплавных бурильных труб при бурении картировочных скважин глубиной до 50 м с помощью установки УПБ-25 позволяет увеличить скорость проходки скважин за счет сокращения времени на спуско-подъемиые операции, снизить мощность на вращение бурильной колонны.

В экспедициях Иркутского геологического управления проходили испытания шести установок УПБ-25.

Применение легкоразборных переносных станков, в том числе установки УПБ-25, позволяет заменить проходку горных выработок проходкой скважин при геологической съемке масштаба 1:20 000 и 1:50 000. Бурение скважин на глубину 20—30 м обеспечивает высокое качество геологических исследований в труднодоступных районах.

Для подтверждения результатов бурения были пройдены контрольные канавы, доказавшие полную достоверность разреза по скважинам; три шурфа, пройденные вблизи скважины, показали полную сходимость результатов, полученных по скважинам.

Мамско-Чуйская экспедиция использовала установку УПБ-25 при поисково-съемочных работах в пределах Витимо-Патомского нагорья. Тарейская партия Мегетской геофизической экспедиции для проверки магнитных аномалий при определении их геологической природы и для изучения геологического разреза долины р. Чунша и уточнения строения по данным аэрофотосъемкам, а Пилюдинская партия при поисково-съемных работах масштаба 1:50000 также приняли на вооружение установки УПБ-25.

Технико-экономические показатели работы этих партий с использованием установок УПБ-25 приводятся в табл. 57.

Наибольший объем бурения с помощью установки УПБ-25 был выполнен Пилюдинской партией, на участке работ которой мощность наносов колеблется от 0 до 15—18 м. Скважины с 0 до 5 м бурились с использованием шнеков с последующим креплением обсадными трубами диаметром 73 мм. Породы II—III категорий по буримости, залегающие ниже, проходились с помощью ложки, а также колонковым способом. Твердосплавные коронки применялись при бурении коренных пород и по обломочному материалу в наносах. Бурение с помощью шнеков проводилось «всухую» при нагрузке на забой 50—60 кгс (на первой частоте вращения) с расхаживанием бурового снаряда на высоту 5—10 см. Ложкой бурили при давлении 100—150 кгс/см2 с подливом 0,5—1,0 л воды на 0,6—0,7 м проходки. Скважины колонковым способом бурились на второй частоте вращения (650 об/мин) при давлении 150—200 кгс/см2 на коронку диаметром 34 и 46 мм, с промывкой забоя жидкостью (расход 8—10 л/мин).

При отсутствии наносов забуривание и бурение скважин производились колонковым способом твердосплавными и алмазными коронками. Глубина скважин при конечном диаметре 46 мм достигала 30 м.

В результате анализа данных бурения неглубоких колонковых скважин были установлены наиболее рациональные режимы бурения установкой УПБ-25 (табл. 58).

Бурение скважин установкой УПБ-25 может быть рекомендовано:

1) при картировании комплексов осадочных, метаморфических и изверженных пород и поисках полезных ископаемых;

2) при геоморфологических исследованиях;

3) при геофизических работах для наземной проверки аэромагнитных аномалии, радиометрических исследованиях, эманационной съемке и т. д.;

4) при ведении гидрогеологической съемки для определения Уровня грунтовых вод, глубины многолетней мерзлоты и т. п.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна