Введение
Ударно-канатное бурение применяется при проходке артезианских, дренажных скважин нередко большого диаметра, при геологоразведочных и гидрогеологических исследованиях, при разведке россыпных месторождений полезных ископаемых, при проходке взрывных скважин на открытых горных разработках.
Целью курсовой работы является приобретение знаний по разделу ударно-канатного механического бурения и закрепление навыков решения конкретных инженерных задач.
Курсовая работа содержит обоснования, проверочные расчеты и рекомендации к выбору и использованию оборудования, инструмента, параметров режима бурения, специальных видов работ, составляющих комплекс работ по сооружению геологоразведочной скважины.
В процессе выполнения курсовой работы составлен проект бурения скважины ударно-канатным способом по заданному геологическому разрезу:
Исходные данные (разрез)
| Порода | Мощность пласта,м |
| Плотные суглинки | |
| Мелкозернистый песок с гравием | |
| Суглинки с включениями гальки и гравия | |
| Разнозернистый песок с гравием и галькой | |
| Суглинки с гравием | |
| Известняк |
2. Геологические вопросы бурения.
Описание литологии, прочности и твердости пород.
Плотные суглинки:
Мощность 3 метра
3-я категория по буримости
стенки не устойчивые.
Мелкозернистый песок с гравием:
Мощность 16 метров
2-я категория по буримости
стенки не устойчивые.
Суглинки с включениями гальки и гравия:
Мощность 40 метров
3-я категория по буримости
стенки не устойчивые.
Разнозернистый песок с гравием и галькой:
Мощность 24 метра
2-я категория по буримости
стенки не устойчивые.
Суглинки с гравием:
Мощность 36 метров
3-я категория по буримости
стенки не устойчивые.
Известняк:
Мощность 20 метров
4-я категория по буримости
стенки устойчивые.
Техника и технология бурения скважины
Выбор способа бурения.
Бурение производится ударно-канатным способом при помощи долот типа двутавровое и округляющее. Для удаления шлама из забоя используем желонку. В интервалах залегания песка бурение проводится с опережающей обсадкой. Расход воды 30-150 л/м.
Составление конструкции скважины.
Таблица 3.1
| Глубина, м | Диаметры, мм | ||||||
| бурения | крепления | Долота | Обсадных труб | Муфт | |||
| или | наруж- | внутрен- | |||||
| от | до | от | до | желонки | ный | ний | |
Выбор технологического инструмента.
В зависимости от физико-механических свойств горных пород выбираем тип долота и угол приострения его лезвия. Исходя из требуемого диаметра скважины, выбираем диаметр долот. По размерам шейки долота подбираем остальной инструмент, входящий в состав бурового снаряда.
При бурении скважины в предполагаемом геологическом разрезе используем следующие типы долот: 1) Двутавровое, предназначенное для бурения в глинистых, в вязких породах. Благодаря поперечным бортам на лезвии долото хорошо округляет стенки скважины. Угол приострения равен 70-90 градусов, 2) Округляющее, совмещает качества крестового и двутаврового. Используется при бурении в породах средней твердости. Угол приострения равен 90-110 градусов.
Для проходки скважины в сыпучих, плывучих и вязких породах, а также для чистки от шлама после бурения используем желонки следующих типов: желонка с плоским клапаном (для проходки в песках) и желонка с полусферическим клапаном (для удаления шлама из забоя).
Диаметры долот: 395, 295, 195, 148 мм.
Диаметры желонок: 377, 219 (в песках), 168, 114 мм.
Подсчитываем фактическую массу рабочей части (долота, ударных штанг и половины раздвижной штанги) бурового снаряда, участвующего в ударе о забой.
Определяем фактический относительный вес бурового снаряда, отнесенный к 1 см лезвия долота:
mф ∙ g
qф=,
lф
где qф – фактический относительный вес снаряда, Н/см;
mф – фактическая масса рабочей части снаряда, кг;
g – ускорение силы тяжести, м/с2;
lф – длина лезвия долота, см.
Долота для УКБ: а– плоское, б– двутавровое, в– округляющее, г– крестовое.
Все данные заносятся в таблицу 3.2.
Выбор станка
Исходные данные для выбора станка:
Глубина бурения – 139 м,
Диаметры скважины – 395-148 мм,
Максимальная масса снаряда – 1925 кг.
Выполняемая задача – бурение водозаборной скважины.
Высоту мачты определяем по формуле:
Lм= k ∙ Lc,
где Lм – высота мачты, k – коэффициент, учитывающий необходимый запас высоты, k= 1,4- 1,6, Lc – максимальная длина бурового снаряда, м
Lм= 1,5 ∙ 9890=14835
Данным требованиям удовлетворяет станок УГБ – 4УК
| Параметры | УГБ – 4УК (УКС–30М) |
| Глубина бурения, м | |
| Наибольший диаметр скважины, мм | |
| Число ударов в минуту | 40,45,50 |
| Максимальный вес, Н | |
| Высота подъема, мм | 500, 600, 850, 1000 |
| Грузоподъемность барабанов, Н: | |
| инструментального | |
| талевого | |
| желоночного | |
| Диаметр канатов, мм инструментального желоночного талевого | 26,0 17,5 22,0 |
| Канатоемкость барабанов, м: | |
| инструментального | |
| желоночного | |
| талевого | |
| Привод установки | Электрический |
| Тип приводного двигателя | АО2 – 91 – 8 |
| Мощность кВт | |
| Мачта: тип высота до оси инструментального ролика, м | телескопическая двухзвеньевая 16,0 |
| Скорость навивки канатов на барабан, м/с: инструментального желоночного талевого | 1,1 1,25 1,42 1,12 1,38 1,68 1,21 1,38 1,68 |
| Грузоподъемность, механизма подъема, кН механизма подъема | червячная лебедка |
| Транспортная база | колесный ход |
| Масса установки, кг | |
| Допустимая скорость передвижения по шоссе, км/ч | до 20 |