Принципиальное отличие подвижного вращателя в старом варианте (УРБ-2А-2 и некоторые зарубежные станки) от шпиндельного и роторного в том, что он не пропускает через себя ведущую трубу, а присоединяется к ее верхнему концу. При этом ведущей трубы как таковой нет, а ее роль выполняет очередная верхняя бурильная труба. Наращивание снаряда при этом происходит после углубки на длину хода вращателя, путем отвинчивания вращателя от бурильной трубы, подъема его в верхнее положение и навинчивание на верхний конец бурового снаряда очередной трубы. Очевидно длина бурильных труб при этом не более хода вращателя. Изначально подвижные вращатели применялись с пятидесятых годов для шнекового бурения. Действительно, вращение на шнековую колонну можно передавать только через верхний конец шнека (шнек не пролезет в отверстие ротора или шпинделя). Весьма любопытно была решена задача перемещения вращателя в одном из первых станков шнекового бурения - БС-3А. На раме автомашины установлены четыре двухметровые стойки с зубчатой нарезкой. На стойках установлена подвижная рама, на которой расположены бензиновый двигатель, коробка передач, собственно вращатель и передача на шестерни, находящиеся в зацеплении с зубьями на стойках. Вращение на вал с шестернями могло осуществляться от двигателя (для подъема рамы с вращателем в верхнее положение) и штурвалом вручную при бурении для подачи шнеков по мере углубки скважины. Но основная схема станков с подвижным вращателем для шнекового бурения – вертикальный вал со скользящим вдоль него вращателем. Такую схему имели и первые шнековые установки УШБ-1 и УГБ-50М (последняя сейчас используется на нашей учебной практике) и современные установки серий ПБУ, ЛБУ и их производные. Если первые установки имели длину вертикального вала и, следовательно, ход вращателя 1,5 – 3,0 метра, то современные установки с приводом вращателя от вертикального вала имеют длину вала и ход вращателя до 7 метров. Сейчас рекламируются однотипные установки ЛБУ-50, АЗА-3, ПБУ-2, УШ-2Т4, УБВ-000 и другие.
В начале семидесятых годов была создана буровая установка УРБ-2А2 с подвижным вращателем с приводом от гидромотора, расположенного непосредственно на корпусе вращателя. Эта установка имеет ход вращателя 5,2 метра и на ней можно наращивать снаряд по мере углубки уже стандартными бурильными трубами разведочного бурения (длина трубы обычно 4,5 метра, с замком 4,7 метра). Установка оказалась универсальной и стала широко использоваться и для шнекового и для геологоразведочного вращательного бурения с циркуляцией очистного агента и с этой установкой стали применять наиболее прогрессивный способ бурения – бурение комплектом с гидротранспортом керна (КГК и КПК). В последнее время было создано несколько новых буровых установок с подвижным вращателем с гидромотором: УГБ-Л, УГБ001, УБСГ02, УСГ-002, УСГ-010, УБВ-218 и другие. Эти установки предназначены для бурения в мягких породах и имеют невысокую частоту вращения – 60 – 325 об./мин. За рубежом в эти годы широко применялись станки с подвижным вращателем и для высокооборотного алмазного бурения (Diamec и другие) с небольшим ходом вращателя до 3,2 – 3,7 метра и с частотой вращения до 1200 – 1500 об./мин.. У нас для бурения геологоразведочных скважин были сделаны малые установки с подвижным вращателем– переносная УКБ 12,5/25 с бензиновым двигателем на вращателе (ее самоходный вариант УКБ 12,5/25С используется у нас на учебной практике) с ходом вращателя 1,2 метра и с ручной цепной подачей и разборная установка УПБ-100Р (стоит в лаборатории – в аудитории 106) и самоходный вариант на тракторе УПБ-100ГТ с гидромотором, с ходом вращателя 3,5 м. и с частотой вращения до 1400 об./мин. В последнее время в нашей стране созданы более современные станки для геологоразведочного бурения с подвижным вращателем с гидромоторами (высокооборотные с частотой вращения до 700 – 1500 об/мин.) ББУ-000 «Опенок», КМБ-3М, АБ-2, АБ-5. За исключением маленькой УКБ-12,5/25, все буровые установки с подвижным вращателем имеют гидравлическую систему подачи. Передача на вращатель движения и усилий непосредственно от штоков гидроцилиндров возможна только при небольшой величине хода вращателя до 3,0 м. На рис.51 приведена общая кинематическая схема станка с большим ходом вращателя УРБ-2А-2 При большей длине хода вращателя передача на него движения и усилий осуществляется сочетанием гидроцилиндра с тросовой или (реже) цепной талевой (полиспастной) системой. Такое сочетание позволяет получить ход вращателя вдвое больше чем ход штока (и длины цилиндра) и, что очень важно при спуско-подъемных операциях вращателем (без лебедки) скорость движения вращателя тоже удваивается по сравнению со скоростью штока. Как это получается видно из схемы на рис.52, на котором представлена схема подачи установки УРБ-2А-2 с относительно большим ходом вращателя (слева), и схема подачи станка с малым ходом вращателя.
Рис. 51.
Рис. 52.
Из общего ряда шпиндельных буровых станков для геологоразведочного бурения выпадают два наиболее мощных станка для бурения скважин до глубины 2000 и 3000 метров
Для скважин глубиной до 2000 метров, кроме станков ЗИФ-12000МР (СКТО-75) и СКБ-7, в литературе приводятся данные на удивительный станок БАК-1200/2000, вращатель которого представляет собой гибрид шпиндельного и подвижного вращателей. Идея старая – решили совместить шпиндель с пустотелым валом электродвигателя от троллейбуса (двигатель постоянного тока с плавным регулированием частоты вращения) Таким образом, весь станок состоит из двигателя – он же шпиндельный вращатель, системы гидравлической подачи, отдельной грузовой лебедки и пульта управления. Полностью отсутствует трансмиссия (фрикцион, коробка передач, промежуточная коробка) Такой вращатель имеет ход 800 мм. (у СКБ-7 и ЗИФ-1200МР всего 600 мм.). рис.53. Недостатком этого станка можно считать отсутствие «автоперехвата» т.е. каждое перекрепление зажимного патрона после исчерпывания хода вращателя происходит с остановкой вращения.
Рис. 53.
Второе исключение – станок СКБ-8, хотя он формально входит в серию станков СКБ, но это станок с типичным роторным вращателем и с подачей с троса лебедки, правда с автоматом подачи на барабане лебедки (рассмотрен выше).
Для получения представления о перспективе техники бурения геологоразведочных скважин на ТПИ можно ознакомиться с характеристиками спроектированного «роботизированного» бурового станка РБК-4. Станок имеет числовое программное управление, автоматизацию практически всех производственных процессов, выполняются измерения более 20 параметров (а вот измерение самого нужного параметра бурения – рейсовой скорости бурения – не предусмотрено!) Рис. 54. По своей конструкции и характеристике станок соответствует уровню лучших станков зарубежных фирм.(Далее текст из рекламного сайта «Геомаша»,?? мои).
Рис. 54.