Инструменты

Инструменты и приспособления для строительства буровых колодцев

      Буровой инструмент имеет разные названия, диаметр, дли­ну и массу. Применяют его для бурения различных пород пу­тем вращения или долбления, т. е. нанесения по породе силь­ных ударов инструментом, насаженным на штангу. От ударов порода разрушается. Инструмент должен быть изготовлен из высококачественной стали.

Мягкие стали малопригодны, так как быстро изнашиваются и требуют замены, а это непроизво­дительно и неэкономично.

     Буровые ложки (рис. 1 а) применяют для бурения сква­жин преимущественно в устойчивых легких породах: чистых, влажных песках, глинистых песках, песках с мелким гравием; суглинках и песчанистых глинах.

     Ложки изготовляют из листовой стали или стальных труб и обязательно закаливают. Корпуса ложек бывают диаметром 70, 102, 140, 198 мм, длиной 700—750 мм. Эти ложки предназна­чены для обсадных труб с внутренним диаметром 78,115,155 и 205 мм. В основном используют ложки с лезвием и змеевиком (пустотелым стальным цилиндром с головкой, резьбой, про­дольной прорезью по длине цилиндра).

 

Рис 1

      При работе ложки с лезвием и двумя заостренными резца­ми требуется нажим определенной силы для того, чтобы она врезалась в породу и сняла ее. Ложка со змеевиком на конце (рис. 1 б) облегчает бурение, так как нажимать на нее во вре­мя работы почти не требуется, поскольку змеевик ввертывает­ся в грунт и тянет за собой ложку.

     Змеевик (спиральный бур) (рис. 1 в) применяют для бу­рения скважин в глинах и суглинках с содержанием некоторо­го количества гравия. Состоит он из головки с конусообразной резьбой и нескольких спиральных витков, оканчивающихся в нижней части лезвием. Шаг спирали равен диаметру змее­вика. Изготовляют его из полосовой стали нужной марки и вязкости. Закаливают змеевик на высоту спирали. Перека­ленный металл, т. е. металл очень крепкой закалки, неприго­ден, так как он легко ломается, а удалить его из скважины практически невозможно. При изготовлении змеевика полосу стали нагревают до белого каления, зажимают в тиски и зави­вают с помощью ключа. Змеевик должен быть цельнокованным. Сварка не допускается, так как по месту сварки может произойти излом. Змеевики бывают диаметром 70, 104, 140 мм, длиной соответственно 650, 700, 820 мм.

     Долота применяют для ударного бурения. Они подразде­ляются на зубильные (рис. 1 г), пирамидальные (рис. 1 д), плоские, крестовые и др. Долота состоят из лопасти, шейки, конусной резьбы. Нижнюю кромку называют лезвием. Выко­вывают их из крепкого цельного куска стали и закаливают. Во время работы для округления ствола скважины долото по­сле каждого удара поворачивают под углом 15—20°.

     Зубильное долото имеет нижнее основание размером 45, 60, 75, 85 мм, длину лезвия 258, 260, 290 мм.

     Желонки бывают разных типов. Наиболее широко распро­странены простые (рис. 1 е) и поршневые. Служат они глав­ным образом для извлечения из скважины пробуренной поро­ды ударным способом, а также для бурения сыпучих и рых­лых пород. Корпус желонок изготовляют из обсадной или газовой трубы длиной 2—3 м. Вверху имеются резьба и вилка для крепления к канату, внизу — стальной башмак с клапа­ном. Нижнюю часть башмака делают острой, диаметром на 4—6 мм больше наружного диаметра корпуса желонки.

     Желонки бывают с наружным диаметром корпуса 89, 95, 127, 168, 219 мм, соответственно массой 25, 30, 47, 64, 96 кг. Они предназначены для работы в обсадных трубах с внутренним диаметром 104, 115, 155, 205, 225 мм. Резьба во всех инструментах нужна для крепления их к штангам.

     Простая желонка имеет клапан в виде стального диска или шарика. Диск крепится шарнирно с одной стороны к сво­ему седлу с отверстием, на которое он опускается. Если кла­паном служит шарик, то он перекрывается ограничителем, не позволяющим уйти ему вместе с породой.

     При ударе о породу желонка вжимается в нее, поднимая при этом клапан, а при подъеме желонки клапан под своей тяжестью и давлением на него породы закрывается — желонка заполнена. Поднятая наверх желонка с породой освобождает­ся от нее путем опрокидывания желонки на вилку.

     Поршневая желонка в изготовлении труднее простой, но она дает хорошие результаты при работе в разжиженных и других породах. Поршень ставят внутри желонки.

     Указанная выше длина буровых ложек, змеевиков и же­лонок необходима потому, что в процессе работы бурение че­редуется с извлечением инструмента из скважины, очисткой его от породы и обратной вставкой в скважину, после чего цикл повторяется. Выемка инструмента отнимает много вре­мени. При коротком инструменте производительность труда сильно падает. Но слишком длинный инструмент также не­пригоден, поскольку может потерять устойчивость, а запол­ненный породой, окажется очень тяжелым и потребует боль­ших усилий для выемки его из скважины.

     При бурении неглубоких скважин вместо специальных труб-штанг применяют обычные трубы, лучше цельнотяну­тые (газовые), или стальные стержни. Они могут быть гораздо короче (в половину вышеуказанных).

     В буровых колодцах обязательно должны быть фильтры для фильтрования воды, поступающей к насосу. В такой воде нет мельчайших песчинок, которые загрязняют воду. Кроме того, песчинки, попадая в трущиеся части насоса, быстро при­водят его в негодность.

     Наибольшее распространение получили следующие конст­рукции фильтров. Дырчатый фильтр без сетки — стальная перфорированная труба с просверленными в шахматном по­рядке круглыми отверстиями диаметром 1—20 мм. Число от­верстий должно быть таким, чтобы их общая площадь состав­ляла примерно 20—25 % общей поверхности трубы. Фильтр устанавливают в водоприемной части скважины в неустойчи­вых скальных породах или крупноблочных рыхлых породах. Диаметр труб 76, 102, 152 мм при диаметре отверстий 12, 16, 18 мм. Число отверстий на 1 м трубы по ее длине — 600—700.

     Стальной щелевой фильтр представляет собой стальную трубу, на которой в шахматном порядке расположены узкие прямоугольные отверстия (щели), прорезанные на специаль­ном станке или газовой сваркой. Ширина щелей 1,5—3 мм, длина 26—100 мм.

     Фильтр с проволочной обмоткой — это стальная перфо­рированная труба соответствующего диаметра и длины. По ее длине приваривают через 20—30 мм опорную проволо­ку диаметром 3—4 мм, на которую затем вплотную один к другому навивают витки из стальной проволоки толщиной 1,5—2 мм. Для фильтра диаметром до 100 мм берут проволо­ку толщиной 1,5 мм, а свыше 100 мм — толщиной 2 мм. Про­волочную обмотку крепят сваркой.

     Сетчатый фильтр применяют для улавливания песков, на­ходящихся в воде, кроме однородных мелкозернистых и гли­нистых. Такой фильтр состоит из перфорированной трубы с опорной латунной проволокой диаметром 2,5—3 мм, сверху которой закрепляют сетку. Опорную проволоку навивают на трубу спиралью через 15—30 мм виток от витка и все закреп­ляют чеканкой. Сетку из меди, а лучше из латуни закрепляют так, чтобы она не соприкасалась с самой трубой, и сшивают такой же проволокой. Сетка имеет отверстия диаметром 0,1— 0,5 мм (лучше 0,25 мм). Сетки рекомендуется подбирать в соот­ветствии с составом и свойствами пород.

     Гравийные фильтры бывают двух типов. Самый простой — гравий засыпают в скважину после ее устройства. Сначала в скважину опускают дырчатую трубу или сетчатый фильтр, который, по мере подъема обсадных труб, обсыпают гравием. Его зерна должны быть в 10—20 раз крупнее диаметра водо­носного песка.

     Штанги — стальные трубы особого проката с утолщенны­ми стенками на концах. Они соединяются между собой сталь­ными муфтами. Применяются для вращательного и ударного бурения, опускания и подъема инструмента, подачи в скважи­ну промывочного раствора. Нормальная длина обычной штан­ги 3 м, более короткой — 1—1,5 м (последняя предназначена для начального забуривания инструмента в породу).Для мелкого бурения используют газовые и водопровод­ные трубы или прутья прочной стали достаточно большого сечения, а также деревянные штанги — стволы молодых де­ревьев со стальными наконечниками на концах и соответст­вующей резьбой.

     Штанга ударная изготовляется из мягкой стали. Длина штанги 2—2,5 м, масса 136—206 кг. На концах имеется резьба для навинчивания необходимого для работы инструмента.

     Стальные обсадные трубы изготовляют бесшовными, с резьбой на концах. Они соединяются между собой муфтами. Служат для предотвращения обвалов стенок скважины при проходе в неустойчивых грунтах, а также для изоляции водо­носных горизонтов с непригодной для употребления водой.

      Кроме стальных труб применяют чугунные, асбестоцементные, керамические, деревянные и другие трубы. К сожалению, эти трубы менее прочные и их нельзя извлекать из скважины, поскольку они опускаются в скважину только под действием своей тяжести. Скважина должна быть несколько большего ди­аметра, чем наружный диаметр применяемых труб. Чугунные трубы гораздо долговечнее стальных, но более хрупкие. Асбестоцементные не ржавеют, не зарастают различными солями, имеющимися в воде, устойчивы к органическим кислотам. Де­ревянные трубы делают из стволов сосны путем сверления специальным сверлом.

      Башмаки обсадных труб (рис. 2) надевают на нижний ко­нец обсадной трубы и прочно завертывают. Башмаки предназ­начены для расширения скважины и защиты концов стальных труб от порчи при их вращении или забивании. Наружный ди­аметр башмаков больше наружного диаметра обсадных труб. При посадке обсадных труб в грунт путем вращения применя­ют башмак с зубцами (рис. 2 а), при забивке — гладкий баш­мак с острыми краями (рис. 2 б).

 

 

Рис 2

      Хомуты применяют для вращения и подъема труб и штанг. Они бывают стальные и деревянные. Стальные хомуты изготов­ляют из полосовой стали, а деревянные — из древесины твер­дых пород без сучков диаметром 150—250 мм, длиной 2,5—3 м. На толстых концах хомутов делают выемки (полуокружности) для обхватывания труб. Стягивают половинки хомутов четырь­мя массивными болтами, желательно с ленточной резьбой.

      Ключи и канатные петли предназначены для завинчивания и развинчивания труб. Ключи применяют цепные, различного диаметра, но если их нет, то используют канатные петли. Последние навивают на трубы в виде 5—б витков. На каждой трубе устраивают две петли: одна удерживает первую часть колонны (колонна — свернутые воедино по длине в одно целое две трубы и более), другая — вторую.

     Таким образом первая петля удерживает одну трубу, а вторая вращает другую трубу в скважине.

    Устраивают петлю так. Берут конец каната или тонкого стального троса длиной 2—3 м, наматывают его сперва двумя витками вокруг трубы, после чего один конец спускают вниз вдоль трубы на 50—60 см. Верхний конец каната наматывают на трубу и делают 5—6 витков, нисходящих по опущенному вдоль трубы концу. В петлю на верхнем конце просовывают лом или прочный рычаг длиной до 2,5 м. Нажимая на лом или рычаг, петлю затягивают, и это дает возможность вращать трубу в нужную сторону.

     Кроме рассмотренных выше инструментов при устрой­стве колодцев требуются вилки подкладные, крюки, серьги, ветлюги для подвешивания штанг, хомуты шарнирные для вращения штанг и другие.

smoldomrem.ru № по популярности в Смоленске