Вращательного бурения

Вращательное бурение является универсальным методом бурения, поскольку позволяет осуществлять проходку скважин диаметром от 76 мм и более (при соответствующем выборе инструмента и режимов бурения) в породах от слабых с f < 6÷8 (долотами режущего и комбинированного типов) до весьма крепких f < 18 (шарошечными долотами), а в отдельных случаях и с более высоким коэффициентом.

Частота вращения бурового става при этом варьируется от 0,5 до 2,5 с¹, момент на вращателе — от 25 до 60 Нм на 1 кН осевого усилия подачи. Удельная осевая нагрузка надолото обычно не превышает 1,8 МН/м диаметра долота. Суммарное осевое усилие (отвеса бурового става и осевого усилия подачи), развиваемое на буровом ставе, может достигать 50—70 % веса станка.

Комплект бурового инструмента станков вращательного бурения (рис. 9.4) с верхним вращателем состоит из упругой муфты, служащей для гашения вертикальных колебаний бурового става и устанавливаемой между шпинделем вращателя и сменным переходником (адаптором), гладкой штанги соответствующего диаметра, удлинителя става, стабилизатора и долота.

Сменный адаптор (длиной около 0,5 м) имеет нижнюю соединительную резьбу, соответствующую резьбе верхнего конца устанавливаемой в став штанги. Удлинитель основной штанги (длиной 2—3 м) служит для перекрытия части пространства от бурового стола станка до поверхности уступа.

В случае применения нижнего (роторного) вращателя буровой став образуется долотом, стабилизатором и одной профильной штангой с

наружными (обычно тремя) выступами или прорезями на ее поверхности, через которые передается крутящий момент. Верхний конец штанги соединяется с траверсой механизма подачи.

Буровые штанги служат для передачи долоту крутящего момента и осевого усилия, а также подвода к забою сжатого воздуха для выдачи из скважины буровой мелочи. В комплект буровых штанг входит одна концевая штанга (забурник) и несколько основных рабочих штанг. Ниппели рабочих штанг имеют внутреннюю резьбу меньшего диаметра для соединения со шпинделем вертлюга, через который подаются воздух и вода. Для обеспечения нормальных условий удаления буровой мелочи из скважины и получения требуемой скорости восходящего потока (20—75 м/с в зависимости от плотности выносимого материала) диаметр штанги должен быть на 20—50 мм меньше диаметра долота. Например, с долотами диаметром 215,9 и 244,5 мм применяются штанги с наружным диаметром соответственно 180 и 203 или 215 мм. Штанги изготовляют из стальных бесшовных холодно- или горячекатаных труб.

Стабилизаторы предназначены для предотвращения поперечных колебаний буровой штанги, приводящих к преждевременному износу последней и долота. Узел стабилизатора крепится к нижнему концу буровой штанги, а долото устанавливается в нижнюю часть стабилизатора.

Стабилизатор 6 (см. рис. 9.4) состоит из корпуса равного по диаметру штанге с выступающими вертикально установленными ребрами или роликами, наружная поверхность которых защищена от износа утопленными заподлицо штырями из карбида вольфрама. Диаметр стабилизатора по выступающему краю ролика стабилизатора равен диаметру долота. Применение стабилизатора способствует вращению долота вокруг его истинной оси, благодаря чему осевая нагрузка реализуется более эффективно, уменьшается величина требуемого крутящего момента (за счет снижения трения штанги о стенки скважины при ее изгибе) и обеспечивается большая плавность бурения. При бурении глубоких скважин стабилизаторы могут устанавливаться на стыках секций штанги.