Вібраційне буріння

Вібраційне буріння

Вібраційне буріння свердловин застосовується переважно при інженерногеологіческіх дослідженнях, а також при розвідці розсипних родовищ, газової розвідці на нафту, глибинної еманаційних зйомці у відносно нетвердих породах I - IV категорії  буримости.

Розрізняють два різновиди вібраційного буріння: чисто вібраційне та ударно-вібраційне. У першому випадку інструменту повідомляються вібраційні навантаження від вібратора, у другому - ударні імпульси високої частоти від вібромолота. Вібромеханізму також використовуються для занурення паль, спуску і вилучення обсадних труб, ліквідації аварій, пов'язаних з прихопив снаряда на забої, очищення зондів і колонкових труб, разглинизації стінок свердловин, інтенсифікації приготування і очищення промивних рідин та ін.

Сутність вібраційного буріння полягає в наступному. Буровий снаряд, приєднаний до вібромеханізмом, піднімається лебідкою бурової установки або автокраном у вертикальне положення, встановлюється на грунт і йому повідомляються вібруючі навантаження або удари високої частоти. Під впливом вібруючих навантажень частки породи, розташовані в безпосередній близькості від бурового снаряда, наводяться в коливальний рух і відокремлюються від масиву. В результаті цього значно зменшуються сили зчеплення між частинками, а також тертя між буровим снарядом і породою. Якщо амплітуда коливань перевершує розміри частинок, то навколо бурового снаряда утворюється подобу суспензії, і він занурюється в породу (тоне) під власною вагою.

У піщаних породах вплив вібрації позначається сильніше, ніж в глинистих. У глинистих породах під час вібрації виникають тиксотропні явища, викликані переходом фізично зв'язаної води в вільну. Порода розріджується. Вільна вода діє як мастило при зануренні снаряда. При припинення вібрацій вільна вода переходить знову в зв'язаний стан і тоді породу в зразку важко відрізнити від породи в масиві. Отже, ефективність вібраційного буріння залежить від вологості прохідних порід. При виброударном бурінні руйнування відбувається дробленням і витісненням породи.

[pic 1]

Принципова схема вібраційного буріння і віброзанурювачів: і – схема  вібраційного буріння: 1 – бурова установка; 2 – вібратор (вібромолот); Л – бурильні труби; 4 – віброзонд; б – схема вібромолота; в – схема вібратора; / –   електродвигун; 2 – корпус; 3 – кліноременная передача; 4 – ексцентрик (дебаланс); 5 – перехідник на буровий снаряд; 6 – бойок; 7 – ковадло; 8 – пружина.

Вібромашини і бурової інструмент.

Для повідомлення буровому інструменту вібруючих і віброударні навантажень застосовують спеціальні вібромашини – вібратори та вібромолоти. В результаті обертання ексцентрично зміщених мас (дебалансов) в протилежні боки з однаковою частотою виникають відцентрові сили Q1 і Q2, горизонтальні складові (F1, F2) яких взаємно врівноважуються, а вертикальні складові (P1, Р2) складаються. Під дією вертикальних складових (Р = Р1 + Р2) і відбуваються коливання вібратора.

Вібромолот є вібратор  не має жорсткого зв'язку з буровим інструментом і наносить всією своєю масою удари по ковадлу. В основному при бурінні застосовують вібромолоти. З буровим снарядом вони можуть з'єднуватися за допомогою ударного патрона, розташованого в свердловині або на поверхні.

Буровий снаряд для вібробуренія складається з бурильних труб і породоразрушающего інструменту. Як породоразрушающих інструментів найбільш часто застосовують зонди, склянки, грунтоноси, желонки.

Зонд являє собою трубу довжиною 1-3 м з поздовжніми прорізами, що має на верхньому кінці перехідник для приєднання до бурильних труб, а на нижньому - загострене кільце (башмак). Черевик має товщину стінки трохи більшу, ніж корпус, що зменшує тертя зонда про породу. Кут заточування черевика від 15 до 60 °. Ріжуча кромка наплавляється твердим сплавом або гартується. У великоуламкових породах (валуни-галечникових) застосовують зонди з зубчастими черевиками.